利用CFD建模方法进行PCB热设计

　　另外一方面，为了降低成本，又需要减少不必要的走线。因此为了满足上述目标，必须在设计阶段对稳压器周围的PCB热导率变化及其对稳压器热性能的影响进行评估和调整。

　　常见的热分析方法是根据铜层的数量、厚度和覆盖百分比及威廉希尔官方网站 板总厚度计算整个威廉希尔官方网站 板的有效并行和正常导热率的平均值，然后利用平均并行和正常热导率计算威廉希尔官方网站 板的热传导。然而在必须考虑威廉希尔官方网站 板热导率局部变化的场合，这种方法并不合适。

　　Icepak是一种热建模的软件工具，可以用于研究威廉希尔官方网站 板中热导率的局部变化。除了计算流体动力学（CFD）功能外，该软件工具还把威廉希尔官方网站 板的走线和过孔情况考虑进去，进而计算整个威廉希尔官方网站 板上的热导率分布。这个特性使得Icepak非常适用于以下研究工作。

　　原始设计和模型验证

　　Icepak模型是根据1U服务器应用中的ECAD文件创建的。原始威廉希尔官方网站 板的走线和过孔信息被导入到模型中（图1a）。

　　为了检查热导率分布情况，可以将45℃恒温边界条件指配给PCB板的背面，同时将均匀的热流量边界条件指配给其顶部。计算结果如图1b所示。

　　在图1b中，高温代表了低的热导率，低温代表了高的热导率。从图中可以看出，在没有走线的区域温度较高，在走线较多的区域温度较低。在有大过孔的区域，温度接近45℃。

　　这表明热导率分布与原始设计中的走线分布是一致的。为了获得小孔的局部效应，应该使用较小的背景栅格尺寸。

　　在本例中，背景栅格尺寸为1×1mm。每个栅格包含一个威廉希尔官方网站 板单元，该单元具有自己的X、Y和Z坐标方向的热导率，一般情况下它们具有不同的值。

　　在该模型中，稳压器元件和走线的功率损失如表1所示。这些功率损失值在前述测试中得到了验证。

　　1U应用模型如图2a所示，其中的威廉希尔官方网站 板上方存在着空气流动。环境温度为25℃，内部空气流速为400LFM。图2b给出了威廉希尔官方网站 板上表面和元件的温度。具有较高温度的元件是稳压器中的MOSFET。

　　当把每个关键元件组的温度的仿真结果与测试结果对比时，我们发现它们具有很好的一致性。

　　减少威廉希尔官方网站 板走线

　　原始PCB设计具有相对较大的走线覆盖率，目的是为了增加威廉希尔官方网站 板中的热量散发，从而降低稳压器温度。然而在有些情况下，为了降低成本，要减少走线覆盖率，并且不使用散热器。因此，会对走线进行修改，然后用验证模型用来预测稳压器的温度。