Forum: Platinen Wärmemamanagement auf PCB und im Gehäuse


von Wärme (Gast)


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Hallo,

mal eine Frage in die Runde:


Welches entweder eigentändige Tool oder welches Altium-Plug-In bietet 
sich an, um eine thermische Simulation auf einer Leiterkarte durch zu 
führen?

Zum einen interessant ist die Bauteilerwärmung, die Erwärmung durch 
fließende Ströme aber auch der Einfluss der Umgebungstemperatur und der 
wärmeableitenden Strukturen innerhalb der Leiterkarte, aber auch durch 
aufgebrachte Kühlkörper und die Umgebung innerhalb des Gehäuses, sprich 
Konvektion und erzwungener Konvektion...

Was nutzt ein Profi?
Womit kommt man als nicht Profi ebenfalls zu sinnvollen Ergebnissen?

Schonmal ein Danke im Voraus!

: Verschoben durch Moderator
von LiLo (Gast)


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Autodesk CFD zum Beispiel. Ansonsten einfach ein Thermometer nehmen?!
Oder bei InfraTec Mal schauen.

von Wärme (Gast)


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Danke schonmal für die erste Antwort, die Frage zielte aber schon in 
Richtung Vorab-Simulation

von Wärme (Gast)


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...achso und perfekt wäre irgendwie auch so ein ungefährer Indikator 
Einarbeitungszeit / Komfort bzw. Bedienbarkeit / Kosten

von Max G. (l0wside) Benutzerseite


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FreeCAD kann FEM, anscheinend geht auch Thermosimulation damit (ich habe 
es bisher nur zur mechanischen Simulation genutzt).

Leseeinstieg z.B. hier: 
https://forum.freecadweb.org/viewtopic.php?t=27701

Falls du das nutzt, würdest du mal Bescheid geben, ob das funktioniert? 
STP-Dateien aus KiCAD sind recht einfach in FreeCAD zu importieren, 
BTDT.

von Wühlhase (Gast)


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Wärme schrieb:
> Welches entweder eigentändige Tool oder welches Altium-Plug-In bietet
> sich an, um eine thermische Simulation auf einer Leiterkarte durch zu
> führen?

Ich wüßte keines. Jedenfalls keines, das auch sinnvoll anwendbare 
Ergebnisse liefert.

Irgendwo hier wurde mal die Thermosimulation von AD Fusion diskutiert. 
Fusion kam dabei nicht gut weg.

Das Problem liegt halt darin, daß du die Realität nicht halbwegs 
annähernd so nachbauen kannst wie du es benötigen würdest.
Selbst wenn du lediglich stationäre Zustände simulierst benötigst du 
ziemlich viele Daten, die du nirgendwo untergebracht bekommst. Die 
Verlustleistung von Halbleitern und passiven Bauteilen kennst du selten 
vorher exakt.

Du kannst zwar z.B. die Verlustleistung eines FETs oder einer Diode 
genau berechnen, wenn Ströme, Spannungen, Tastverhältnis, usw. bekannt 
sind. Aber du weißt z.B. nicht wirklich, mit welchem Tastverhältnis der 
FET die meiste Zeit betrieben werden wird.

Selbst wenn du genau weißt wann wo wieviel Verlustleistung zustande 
kommt: die 3D-Modelle beinhalten keinerlei Informationen über thermische 
Widerstände. Das gibt, jedenfalls meines Wissens nach, das Step-Format 
schlicht nicht her. Da müßte man ein neues Dateiformat etablieren und 
dann müßten die Bauteilhersteller ihre Bauteile darauf anpassen, usw....

Das einzige, was das Layoutprogramm (zumindest theoretisch) berechnen 
kann, ist die Wärmeverteilung innerhalb der Leiterkarte. Die hängt z.B. 
sehr stark von der Cu-Verteilung ab. Aber auch dann müßtest du das 
Programm erstmal mit genug Materialdaten füttern.


In der Regel lohnt sich der Riesenaufwand nicht, und deshalb macht man 
sowas meistens nicht. Die, die bunte Bildchen brauchen, bauen dann eine 
Phantasiesimulation wie in Fusion und sind auch so glücklich, alle 
anderen denken etwas mehr und probieren es einfach aus.

von Rene K. (xdraconix)


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Max G. schrieb:
> Falls du das nutzt, würdest du mal Bescheid geben, ob das funktioniert?
> STP-Dateien aus KiCAD sind recht einfach in FreeCAD zu importieren,
> BTDT.

Er nutzt Altium.

Davon mal ab, kann KiCAD im STP Format ausschließlich die Platine und 
die Bauteile exportieren. Die Leiterbahnen, welche dafür ja unabdingbar 
wären, exportiert er nicht im STP Format. Über VRML geht dies, aber 
damit hat dann wiederrum FreeCAD so seine Probleme.

Also ich habe es in FreeCAD noch nicht hinbekommen eine komplette 
Platine zu importieren, welche dann alles hatte. Selbst mit StepUpMod 
nicht. :-/

von Max G. (l0wside) Benutzerseite


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Je nachdem, was du machst, kannst du für die Leiterbahnen auch eine 
Kupferverteilung annehmen. Einzelne 6mil-Leiterbahnen dürften nicht 
kriegsentscheidend sein, schon gar nicht bei einem Multilayer mit zwei 
Copper Planes.
Wer natürlich 100A in 70um quer über die Leiterplatte routet und 
womöglich noch mit ein paar kHz schaltet, wird dazu vielleicht einen 
anderen Standpunkt haben. Es kommt wie immer darauf an.

Eigentlich wäre es mal eine schöne Masterarbeit, KiCAD/FreeCAD diese 
Fähigkeiten beizubringen. Irgendwelche Assistenten hier anwesend? ;)

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