Simulation thermique de carte électronique de puissance

La modélisation thermique des circuits électroniques permet de visualiser et cartographier la propagation de chaleur dans une carte chauffée par ses composants électroniques. Cette approche par simulation numérique est utilisée dans de nombreux cas, notamment pour l’étude de systèmes de refroidissement ou la validation de circuits électroniques, afin de s'assurer de la bonne tenue des composants aux contraintes thermiques d'environnement du système.

Grâce à ses modules spécifiques, Andheo dispose d’une large gamme d’outils adaptés aux besoins variés des industriels de l’électronique. De nombreux modèles y sont présents, offrant par exemple le choix du PCB et de ses caractéristiques. Les boitiers à deux résistances thermiques, qui modélisent les composants électroniques, les joints thermiques, ou les simulateurs de dissipateurs sont autant d’outils qui permettent des représentations au plus proche des systèmes réels.

Dans l’étude présentée ici, on s’est intéressé à la cartographie thermique d’une carte électronique pour vérifier le dimensionnement de son système de refroidissement, composé d’un dissipateur thermique à ailettes refroidi par convection grâce à un ventilateur dont le débit est imposé. L’étude met en jeu les phénomènes de conduction et convection, sans prendre en compte le rayonnement.

La simulation a aidé à identifier l’influence de la taille du radiateur sur l’efficacité de sa dissipation. Elle a déterminé une taille critique de la semelle conditionnant la bonne répartition des températures par conduction avant le transfert vers les ailettes. L'impact de la taille de la semelle sur la répartition de la température dans le dissipateur est clairement visible : avec une semelle trop fine, la température n'est pas homogène dans les ailettes.

Par ailleurs, la simulation a montré que la modification des dimensions du dissipateur a permis d'améliorer le refroidissement dans le circuit électronique, comme visible sur la figure ci-après.


Dans certains cas, une étude en régime instationnaire peut être plus pertinente. C'est par exemple le cas lorsque la puissance est imposée de manière cyclique. L’étude permet alors de visualiser l’évolution des températures au cours du temps et de déterminer le temps nécessaire pour atteindre le régime permanent.



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