案例应用｜PhysimET对PCB板添加汇流条的散热效果分析（上）

低电压、大电流成为电源设计的主要趋势

如今，电源设计领域普遍关注低电压、大电流特性，设计工程师越来越重视电源供电网络(PDN)的性能。随着消费类电子产品功能不断提升，对PCB板载流能力的要求也日益增加。若电流过大导致局部电流密度和温度升高，将对设计产生不利影响，可能干扰元器件的正常运行，甚至导致板子损坏。

在这一背景下，添加汇流条成为解决方案之一备受青睐。通过将汇流条放置在电源供电网络上可以有效分流，降低局部电流密度，有效避免电流热点过高的极端情况;除此之外，汇流条还可以有效进行散热，降低板子的局部温度，有效避免温度过高的极端情况，提高整个板子的安全性，保护电子器件的性能，进一步优化设计。

PhysimET独家支持在基于Layout的设计中添加汇流条进行仿真，致力于帮助用户解决电源设计方面的相关问题。

案例展示

以下是一个示例，展示如何使用PhysimET添加汇流条进行电热协同仿真，分析汇流条添加的必要性以及添加后的效果。

此案例是将一个六层PCB板中的一块区域切割下来用以示例，首先直接对该案例进行电热协同仿真，发现温升达到了接近90度，且电流密度也较大，这对于设计是非常不利的，具体如下所示：
 

未添加汇流条的仿真案例温度分布(Top层)

未添加汇流条的仿真案例电流密度分布(Bottom层)
 

通过对仿真数据的分析，发现板子整体温升较高，且Bottom层的电流密度需要优化，可以在Bottom层温度较高的地方添加汇流条以实现散热、分流的作用，添加两个尺寸为长9.8mm*宽1.3mm*高1.8mm的矩形汇流条，添加后的案例3D模型示意图如下：

添加汇流条后的3D模型图
 

随后对其进行电热协同仿真，电、热边界条件和一开始未添加汇流条的仿真情景的边界条件完全一致，发现在添加两个矩形汇流条后，温升和最初未添加汇流条的情景相比降低了24℃左右，具体如下所示：

添加汇流条前后最大温度相比
 

分析结论

经过对上述案例的仿真分析，证实使用PhysimET对PCB板添加汇流条成功实现了散热效果。

许多设计工程师在项目中常常面临板子温升过高、局部电流密度过大等问题，而市面上缺乏支持汇流条功能的仿真软件，导致他们需要耗费大量时间和精力进行反复手动调试和更新设计。

然而，通过使用PhysimET对这类应用场景进行仿真，这些问题得以迎刃而解。这不仅为PCB工程师提供了便利，提升了电子产品的竞争力，还降低了设计成本。PhysimET的应用为解决散热和电流密度等问题提供了一种高效且可靠的解决方案，为电源设计领域带来了新的可能性。