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回路基板の熱解析の完全ガイド PCB熱解析の完全ガイド 1 min Guide Books PCB設計者 電気技術者 シミュレーションエンジニア PCB設計者 PCB設計者 電気技術者 電気技術者 シミュレーションエンジニア シミュレーションエンジニア 回路基板が動作中にどのように熱くなるかは、主にPCB基板と銅伝導体の物理的特性で決まります。回路基板の熱解析方法は、動作中に基板がいつどこで熱くなるか、また基板がどれだけ熱くなるかを予測することを目的としています。この重要な解析の部分は、コンポーネントレベルと基板レベルの信頼性を確保することを目的としており、設計に関する多くの決定に影響することがあります。 最適なプリント基板設計ソフトウェアを使用すれば、信頼性が高く、動作時に温度が低い基板を簡単に設計できます。Altium Designerには、信頼性を確保する材料ライブラリを備えた最高の回路基板設計ツールがあり、PCBレイアウトとスタックアップで熱管理のベストプラクティスを実施するために必要なものがすべて揃っています。ここでは、回路基板の熱解析について理解を深め、次に基盤を設計する際に高い信頼性を備えた基板にする方法を説明します。 Altium Designer 高度なレイアウト機能、包括的な基板材料ライブラリ、生産計画機能を統合する統合PCB設計パッケージ。 回路基板とコンポーネントの材質によって、動作中に基板内で熱がどのように移動するかが決まります。残念ながら、PCB基板の材料は絶縁体であり、高温のコンポーネントからの熱の放散を妨げます。銅伝導体とプレーン層は役に立ちますが、動作中の基板の平衡温度に影響を与える設計上のシンプルな選択肢がいくつかあります。これらの設計面での決定は、次の3つの領域に焦点を当てています。 回路基板のスタックアップ設計 基板材料の選択 コンポーネントの選択とレイアウト 電動ファンやヒートシンクなどのほか、いくつかのシンプルな設計の選択肢によって、基板を低温で動作させ、早期故障を防ぐことができます。適切な設計ツールのセットを使用すると、熱管理のベストプラクティスを簡単に実装できます。 熱解析を使用して回路基板を設計する 回路基板設計の熱解析の目標は、温度を制限内に保つためにファン、ヒートシンク、追加の銅箔、またはサーマルビアなどの冷却手段が必要となるタイミングを判断することです。設計者は、基板内のコンポーネントの最大許容温度を選択し、コンポーネントが消費する電力に基づいてコンポーネントの温度がどのように変化するかを調べる必要があります。コンポーネントの温度が許容温度制限を超える場合は、ヒートシンクやファンなどの追加の冷却手段が必要になる場合があります。 まず、集積回路のコンポーネントのデータシートに通常記載されているコンポーネントの熱インピーダンスを確認します。この値は、低電力アンプやICでは最高20℃/Wと低く、強力なマイクロプロセッサーでは最高200℃/Wと高くなることがあります。動作温度を求めるには、コンポーネントの消費電力に熱インピーダンスを掛けます。SOTパッケージ内のMOSFETの例では、これは次のように定義されます。 熱インピーダンスで定義されるコンポーネントの温度。 コンポーネントの温度が高すぎる場合、PCBレイアウト内のコンポーネントの熱インピーダンスを下げるため、コンポーネントから熱を放散するために実行できる手順がいくつかあります。 接地されたポリゴンを使用してサーマルビアをコンポーネントの下に追加する 熱伝導率の高いPCB基板材料を使用する コンポーネントに放熱板を追加する プレーン層など、コンポーネントの下にさらに多くの銅箔を含める 記事を読む
軍用グレードのエレクトロニクス設計：Altium Designerを用いたPCB仕様 軍用グレードのエレクトロニクス設計：Altium Designerを用いたPCB仕様 1 min Blog PCB設計者 製造技術者 認定マネージャー PCB設計者 PCB設計者 製造技術者 製造技術者 認定マネージャー 認定マネージャー 軍用グレードのPCBは、厳格な性能、調達、製造要件を多数の基準で規定しています。軍用電子システム用の次のプリント基板を製造および組み立ての準備をする際には、重要な調達および品質基準にも従う必要があります。これらの要件をすべて満たす最も簡単な方法は、設計および生産計画ツールを単一のプログラムでアクセスできる場合です。 Altium Designer は、このタイプの設計環境を提供する唯一のプログラムです。統合されたPCB設計パッケージで、単一のプログラム内に最高のレイアウト、シミュレーション、調達ツールを備えています。 軍用PCBに関する基準のリストは長すぎてここには記載できませんが、これらの基準の多くはIPC-A-610Eクラス3基準から派生しています。これらの基準は、厳しい環境での永続的な稼働を提供する高性能電子製品の性能要件を指定しています。これは、軍用および航空宇宙用PCBが設計、製造、組み立ての面で特別な考慮が必要であることを意味します。 航空電子、航空宇宙、および軍事システムでは、回路基板はほとんどの場合、カスタムファームウェア、揮発性および非揮発性メモリ、通信機能、および信号処理機能を含むオンボード処理を常に含む大規模な組み込みシステムの一部です。これらのシステムのコンポーネントは、これらのシステムの機能を保証するために、準拠したベンダーから調達されなければなりません。 軍用グレードのPCB仕様の長いリストを考えると、電子設計者はこれらの基準に準拠しながらデバイスを作成するのを助けるソフトウェアが必要です。これらのシステムには、性能要件を保証するために設計された厳格な基準があり、設計者はルール駆動型の設計エンジンに基づいて構築された設計ソフトウェアを使用することで、これらの基準に準拠していることを確認できます。Altium Designerだけがこの作業を簡単にし、重要な軍用グレードのPCB仕様に対して設計し、リアルタイムでレイアウトを検証するのを助けます。 設計のための軍用グレードPCB仕様 軍用グレードのPCB基準は、製造された製品に課される電子基準の中で最も厳格なものと言えます。これらのシステムは厳しい環境に耐えなければならず、より高い動作要件を持ち、永続的な稼働時間を維持するためにより高い信頼性基準を満たさなければなりません。特に、MIL-PRF-31032の基準セットは、プリント基板に適用できる中で最も厳格なものの一つです。あなたのPCBレイアウト、製造プロセス、および材料は、この基準の下で規制されています。軍事基準で指定されている部品や組み立てに関連する他の多くの側面があります。 軍用グレードPCBの性能要件 軍用グレードのPCBは、信頼性を確保するために最大電流と熱負荷に耐えられるように設計されるべきです。これらのデバイスは、ESDを耐え抜き抑制すること、重要なFCC EMC基準を満たすこと、その他多くのことにも対応できるように設計されるべきです。移動式軍用電子機器では、バッテリー寿命を延ばすために消費電力も重要な考慮事項となるかもしれません。シミュレーションと分析パッケージを含む適切な設計ソフトウェアを使用することで、軍用グレードのPCB仕様を満たす電子機器を設計できるようになります。 熱管理は、軍用PCBの重要な運用面の一つです。熱管理は、過酷な環境でもPCBが信頼性を保つことを確実にします。 PCBの熱管理と放熱技術についてもっと学びましょう。 航空宇宙および軍用PCBは、内部に実装されるか外部サージプロテクタを使用して、過渡電圧保護が必要です。 PCBのESD保護についてもっと学びましょう。 フレックスおよびリジッドフレックスPCB設計がより一般的になるにつれて、これらのボードは軍用システムにも続々と導入されていきます。 フレックスおよびリジッドフレックスPCBのレイヤースタックアップを設計する方法についてもっと学びましょう。 Altium 記事を読む
Jira ハードウェア開発用 ハードウェア開発のためのJira：ツールとプロセス 1 min Blog PCB設計者 エンジニアリングチーム PCB設計者 PCB設計者 エンジニアリングチーム エンジニアリングチーム 新しいコラボレーションツールは、PCBデザイナーや電気エンジニア向けのハードウェア開発タイプのプロセスに対してJiraを作成することができます。 記事を読む
PCB製造データ クラウドを通じて顧客のPCB製造データを扱う 1 min Blog PCB設計者 電気技術者 製造技術者 PCB設計者 PCB設計者 電気技術者 電気技術者 製造技術者 製造技術者 製造は、顧客からのPCB製造データを受け取って検査できるまで始まりません。ここでは、Altium 365が設計と製造データをAltium Designerに取り込むことでどのように役立つかを説明します。 記事を読む
バックブースト電源を作成する バックブースト電源を作成する 1 min Altium Designer Projects PCB設計者 電気技術者 シミュレーションエンジニア PCB設計者 PCB設計者 電気技術者 電気技術者 シミュレーションエンジニア シミュレーションエンジニア この一連の記事では、電子プロジェクトで使用する可能性のある主なタイプの電力レギュレータとコンバータの設計と実装について見ていきます。私がメンターを務める大学院生に、これらのタイプごとにデモンストレーションするための一連の要件を与え、その結果をここに記録しました。同じ演習を行い、できれば同じ結果を得られるようにしてください。 次のスイッチングレギュレータは、学生向けのスイッチングレギュレータシリーズの最後です。私の大学院生の設計要件は、電源が必要な出力よりも高いか低いかにかかわらず、安定した出力電圧を維持できるようにすることでした。言い換えれば、供給電圧をステップアップおよびステップダウンして、負荷装置に安定した供給出力を提供できるようにする必要があります。このタイプのスイッチングレギュレータは、特にバッテリー駆動のデバイスや、設定された条件や必要な運用モードに応じて複数の異なる電源間で切り替えるデバイスにとって非常に便利です。 この設計に対する私の要件は次のとおりでした： 入力電圧範囲 3.0 から 4.2 V 出力電圧 3.3 V 出力電流 200 mA このステップアップおよびステップダウン操作を1つのレギュレーターを使用して達成するために使用できるいくつかのトポロジーがあります。この記事では、以下について議論します： バックブーストコンバーター SEPIC Ćuk フライバック バックブーストコンバーターは、ブーストコンバーターとバックコンバーターの機能を1つの回路で使用するタイプのスイッチングモード電源です。ステップアップ回路とステップダウン回路の組み合わせにより、入力供給電圧の広い範囲にわたって安定した出力電圧を提供できます。また、ブーストコンバーターとバックコンバーターは非常に似たコンポーネントを使用しており、必要なコンバータータイプに応じて単純に再配置されます。 記事を読む
Altium DesignerにおけるMCADコラボレーション Altium DesignerにおけるMCADコラボレーション 1 min Blog 機械エンジニア PCB設計者 機械エンジニア 機械エンジニア PCB設計者 PCB設計者 コンピュータ支援設計プロセスにおいて、異なる設計チームが協力するのは難しいことがあります。ソフトウェアファイルを行き来させながら、何が送られ、何が受け取られたかを常に追跡する必要があります。それだけでなく、送った回路基板の設計データは、受け取った設計データとは異なります。異なるドメインのファイル形式を常に扱う必要があります。最悪の問題は、印刷回路の変更が行われ、一方のチームがループ外で作業を続ける場合に発生します。このような問題は一般的で、フラストレーションと混乱を引き起こします。 特徴と利点 チーム間のリアルタイム通信 — 異なるメールを整理しようとするのをやめ、... 交換ファイル形式なし -- データのエクスポートとインポートの必要性を排除することで、データの整合性を保証 プライベートで安全なコラボレーションサーバー -- チーム間での単一の情報源を持ち、全員が最新のリビジョンで作業していることを保証 同じ設計環境 -- 新しいツールを学ぶ必要はなく、既知の/安全な設計環境を離れずに協力 ECADまたはMCADドメインのいずれかから変更を推進 MCADコラボレーション Altium Designer®のMCADコラボレーションツールを使用すると、設計プロセス中にコンピューターで何百ものファイルやメールの転送と管理に悩む必要がなくなります。MCADコラボレーションソフトウェアツールは、個人の設計管理システムとして機能し、各チームがボードにコメントや更新を行い、両チームが最新の設計リビジョンに常に追いついていることを保証します。そして、機械チームと電気チームのどちらも環境やワークフローを変更する必要がないため、設計プロセス中の生産性は最高潮に保たれます。 機械モデルのインポート/エクスポート Altium 記事を読む
電気設計ルール Altium Designerでパフォーマンスベースの電気設計ルールをカスタマイズする 1 min Altium Designer Projects PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 電気設計ルールは、製造や組み立てを超えています。PCBは、信号の電気的挙動に基づいた電気設計ルールも必要とします。 記事を読む