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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 Blog 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
Altium DesignerでAC/DCコンバータ回路を設計する方法 Altium DesignerでAC/DCコンバータ回路を設計する方法 1 min Blog AC/DCコンバーター回路は、その名前が示すとおり、高調波AC入力を受け取り、それをDC出力に変換します。これらの回路は単に高レベルからで、ブレッドボード上で低電力で動作する場合、実際のAC/DCコンバータ回路は単なる変圧器と整流器回路に比べてもっと複雑です。これらの回路に適切なコンポーネント/部品を見つけて正確な電力シミュレーションを実行するには、強力な回路設計ツールを含む適切なPCB設計ソフトウェアが必要です。 電源、レギュレーター、変換器を設計する必要がある場合や、その他の電源システムを設計する必要がある場合でも、Altium Designerには必要な設計ユーティリティが備わっています。Altium Designerの最も優れている点は、PCB設計に必要なすべてが単一のプログラムに含まれている統合設計環境であることです。AC/DCコンバーター回路と電源システムに必要なその他のサポート回路の設計についての詳細は、当社のガイドをお読みください。 Altium Designer 強力なPCBエディターとSPICEシミュレーションパッケージを備え、回路設計機能を統合したPCB設計パッケージ。 壁面電源に接続するほぼすべてのデバイスは、壁面からのAC電力を、集積回路で使用できるDC電力に変換する必要があります。これは、多くの製品がAC/DCコンバーター回路に加えて、電力レギュレーター、PFC回路、高効率電力変換のための制御回路などの他の回路を必要とすることを意味します。成功に向けて準備を整えるには、適切な設計戦略が必要であり、システムのさまざまな部分を統合して完全な製品にする必要があります。 量産グレードの電源システムには安全で機能的なレイアウトが必要であり、設計が意図したとおりに動作することを確認するためにシミュレーションで検証する必要もあります。統合設計パッケージを使用すると、電力コンバータの回路図、高品質なPCBレイアウト、回路シミュレーションを1つのプログラムで作成できます。 AC/DCコンバーター回路を設計する AC/DCコンバーター回路は整流に依存しており、入力AC電力が残留リップルのある不安定なDC出力に変換されます。AC/DCコンバーター回路に含まれる基本コンポーネントは次のとおりです。 変圧器: これは、システムの負荷に適した値までグリッド電力を増減します。変圧器の巻数比によって、ダイオードブリッジとコンデンサーへの電圧と電流の出力が決まります。 ダイオードブリッジ整流器: この小さな回路は、AC入力信号の絶対値を受け取り、単一極性の時変信号を生成します。設計要件は、ブリッジ整流回路のダイオードが順電流を超えて動作することです。 コンデンサー: 大きなコンデンサーは、整流されたAC信号を安定させ、リップルが残ったDC電圧を生成するフィルターとして使用されます。実効直列抵抗がより小さく、コンデンサーがより大きいことが、高い充電容量と放電の高速度を確保するのに理想的なコンポーネントです。 このコンポーネント/部品のリストは、AC/DCコンバータ回路を作成するために最低限必要なもので、以下が一つの例です。設計するAC/DCコンバーターは、実際のコンポーネントデータとシミュレーションモデルを使用して強力な回路図エディターで作成する必要があり、その作業を行うには最適な設計ソフトウェアが必要です。 実際のコンポーネントを使用してAC/DCコンバータ回路の回路図を作成する AC/DCコンバータ回路の設計には、コンポーネントライブラリとPCBサプライチェーンへの接続が統合された最高の回路図設計ツールを必ず使用してください。Altium 記事を読む
Altium 365によるPCBフットプリントの作成と再利用 Altium 365によるPCBフットプリントの作成と再利用 1 min Blog 多くのコンポーネントは標準化されたパッケージで提供されますが、すべてのコンポーネントメーカーがPCBライブラリにCADモデルや回路図シンボルを提供しているわけではありません。これらのCADモデルは、PCBレイアウトにおいてピンの位置、シルクスクリーン情報、重心、パッドがどのように表示されるべきかを示します。既存のPCBフットプリントを新しいコンポーネントに適用する必要がある場合、PCBコンポーネントの作成は繰り返しになりがちです。 Altium Designerのコンポーネント作成ツールとAltium 365の統合クラウドストレージ機能を使用すると、既存のコンポーネントデータを新しいコンポーネントに迅速に再利用できます。コンポーネントのバリアントを生成する際にデータを繰り返しインポートする必要がなく、このデータを設計チームの誰にでも即座にアクセス可能にすることができます。ここでは、Altium 365リポジトリに保存された既存のコンポーネントデータを新しいコンポーネントに迅速に再利用する方法を紹介します。 ALTIUM 365® Altium Designer®および人気のある機械設計ツールと統合された、電子データ管理およびコンポーネント管理プラットフォームです。Altium 365では、PCBフットプリントの作成と再利用が簡単です。 ほとんどの設計ツールでは、コンポーネントの再利用が容易ではありません。Altium 365を使用すると、既存のPCBフットプリントを新しいコンポーネントに適用するために、繰り返しダウンロードとアップロードのプロセスを経る必要がありません。多くのコンポーネントには複数のバリアントがあり、しばしば同じパッケージとピン配置を持っています。コンポーネントメーカーがお客様のために部品モデルを作成している場合、またはボードハウスで必要なモデルが見つからない場合、既存のCADモデルをコンポーネントに再利用することで、ライブラリを作成するために必要な時間を大幅に削減できます。コンポーネントを迅速に再利用したい場合は、これらのタスクをすべて、そしてそれ以上のことをAltium DesignerとAltium 365で行うことができます。 クラウドでのPCBフットプリントの作成と再利用 コンポーネントを再利用する古い方法は、PCBフットプリントと回路図シンボルのライブラリ間でデータを手動でコピーすることを必要としました。コンパイルされたライブラリは、その後、メール、独自の管理ツール、またはデータベースで検索することによって共有する必要がありました。Altium 365は、共有コンポーネントを安全なクラウド環境に保存し、Altium 365のWebインスタンス内の異なるコンポーネントとプロジェクトへのアクセスを制御することができます。 PCBフットプリントの作成と再利用の開始 TRANSLATE 記事を読む
Altium 365でシンボルとPCBフットプリントライブラリを管理する Altium 365でシンボルとPCBフットプリントライブラリを管理する 1 min Blog プリント回路設計プロジェクトに協力する必要がある場合、データを共有するためのいくつかのオプションがあります。プロジェクトには、別のコンピューターで開くためには、回路図シンボルとPCBフットプリントを含める必要がありますが、このデータを共有する古い方法は非効率的です。PCB設計ツールと統合するクラウドアプリケーションにアクセスできる場合、データの共有が簡単になり、共有データの管理を怠ることがありません。 Altium 365を使用すると、個々のシンボルやPCBフットプリント、またはプロジェクト内のコンポーネントライブラリのセットをすばやく共有できます。Altium Designerは、標準の設計および管理ツールとともにこれらの機能にアクセスできる唯一のアプリケーションです。重要な設計ライブラリを安全な環境内で迅速に共有し、データへのアクセス権限を制御しながら、これを行うことができます。他のシステムでは、Altium Designerの強力な回路基板設計機能とともに、これらの協力機能を提供していません。 ALTIUM 365® Altium Designer®および人気のある機械設計ツールと統合するPCBデータ管理およびコンポーネント管理プラットフォーム。 新しい回路基板は、適切なコンポーネントがなければ機能しませんし、CADツールには正確なPCBレイアウトを作成するためのシンボルとPCBフットプリントが必要です。複雑なプロジェクトに協力する場合、これらの重要なデータを共有する必要があります。プロジェクトをメールで共有するのは時間がかかり、設計エラーを起こしやすくなります。バージョン管理の機能がなく、データを共有する際に重要なファイルを省略する可能性が常にあります。これらの問題は、開発の遅延を引き起こす設計エラーの可能性を生み出します。 Altium 365は、プロジェクト全体、個々のライブラリ、個々のシンボルとフットプリントに対するバージョン管理を提供することで、これらの問題を解決します。Altium Designer内でアクセス可能な、包括的なコンポーネント管理を提供する完全なシステムを持つことになります。Altium DesignerとAltium 365を使用して、単一のメールを送信することなく、回路図シンボルライブラリとPCBフットプリントライブラリを管理する方法は次のとおりです。 シンボルとPCBフットプリントライブラリの管理 Altium 365を使用してシンボルとPCBフットプリントライブラリを共有および管理する方法は3つあります： プロジェクトレベルで：プロジェクトに含まれるライブラリは、他の設計データとともにサーバーに保存されます。プロジェクト内のすべてのファイルにバージョン管理が適用されます。 シンボル/フットプリントレベルで：個々のPCBフットプリントや回路図シンボルは、Altium 記事を読む
Altium Designerのリン酸鉄リチウム電池用パワーエレクトロニクスです TRANSLATE:

Altium Designerにおけるリチウム鉄リン酸塩PCBバッテリーのためのパワーエレクトロニクス 1 min Blog パワーエレクトロニクスは、現代生活を可能にするシステムの膨大なリストを包含しています。自動車システムから電力配分システムまで、パワーエレクトロニクスは電気システム全体での電力の流れを制御し管理する責任を持っています。将来的に代替エネルギーシステムがより人気になることが予想されるため、エンジニアやデザイナーはパワーエレクトロニクスシステム用の適切なPCB設計ソフトウェアを必要としています。 パワーエレクトロニクスシステム用の設計ソフトウェアには、大規模なコンポーネントライブラリへのアクセスと管理機能、およびPCB内の電力配分とホットスポットとのリンクを示すツールが含まれている必要があります。Altium Designerを使用すると、リン酸リチウム電池のパワーエレクトロニクスのすべての側面を制御できます。これらの機能すべてに、単一のインターフェースでアクセスできます。 ALTIUM DESIGNER® パワーエレクトロニクスおよび配電アプリケーション用の設計ツールを備えた統合PCB設計パッケージ。 化石燃料は時代遅れになりつつあり、ソーラーファームや風力ファームのような代替エネルギー源に徐々に置き換えられています。エネルギー管理は研究文献の重要なトピックであり、学者たちは電力生成の中断中にエネルギーを蓄えるための多くの方法の使用を真剣に探求しています。これらの方法には、リン酸リチウム（より具体的にはLiFePO4）電池アレイの使用が含まれ、これにより生成が低下したときにエネルギーをグリッドに戻すことができます。 リチウムイオン電池は、電力貯蔵システムに限定されていません。これらの電池は、モバイルデバイス、電気自動車およびハイブリッド車の電池、および充電式電池を必要とするその他の電子機器に見られます。これらの電池の充電システムは、エネルギー貯蔵用の充電システムと同様の要求を満たす必要がありますが、規模は小さいです。 PCB設計におけるリチウムリン酸塩について知っておくべきこと リチウムリン酸塩電池用の電力電子システムは、充電率を制御し、過充電を防ぐように設計されている必要があります。過充電された電池は、電解質が高温になると過剰な水素と酸素のガスを発生させることがあります。完全に密閉された電池では、このガスの蓄積が電池が破裂する危険性を生じさせることがあります。これは、電池の全体的な寿命を短くします。電力管理および保護システムがない場合、電池は過熱し、極端な場合には火災のリスクを生じさせることもあります。リチウムリン酸塩電池は他のリチウムイオン電池よりも出力エネルギー密度が低いため、より安全である傾向があります。 電力管理システムの要件 充電式リチウムイオンおよびリチウムリン酸塩電池用の電力管理システムは、充電電圧/電流を制御し、過充電を防ぐために充電電流を制限する必要があります。これらのシステムは、短絡時に放電率を制御または抑制できるようにすることも保証すべきです。これにより、電池の寿命が延びます。 これらの電力電子システムは、バッテリーの充電と放電を制御するために、他の重要な運用要求を満たすように構築されなければなりません。これらのシステムは、その寿命を通じて、ほとんどのPCBよりも頻繁に熱サイクルを経験します。これらのシステムはまた、高電流を運ぶため、他のPCBよりも高温に耐えるように設計されなければなりません。これらの電子システムが動作する電気化学的環境は、腐食のリスクにさらします。 もし次のモバイルデバイスを動かすためにバッテリーを使用する計画がある場合、または非常用電源を提供する場合、選択肢はたくさんあります。 PCB設計におけるリチウムリン酸塩およびイオンバッテリーについてもっと学びましょう。 電力分配システムとバッテリーアレイはしばしば高電圧および高電流で動作し、信頼性を確保するために特別な設計技術が必要です。 高電圧電力システムのためのPCB設計についてもっと学びましょう。 電力システムを設計する際は、電力エレクトロニクスを設計する際に電力供給分析ツールを使用するとはるかに簡単です。 電力エレクトロニクス設計にPDNシミュレーションを取り入れることについてもっと学びましょう。 Altium 記事を読む
Connectors Benefit from Compatible ECAD/MCAD Tools Altium Designerでのコネクタのモデリングと配置 1 min Blog 競合他社のツールをご利用のユーザー 競合他社のツールをご利用のユーザー 競合他社のツールをご利用のユーザー Altium Designer 専門家を対象とする、効果的で使いやすい最新のPCB設計ツール。 I/OによるPCBシステム統合でのコネクタの使用 統合された電子機器とそれらの内部装置を踏まえると、プリント回路アセンブリにはたくさんのコネクタが使用されます。デジタルシステム時代に突入してから数十年が過ぎた今、データはあらゆる場所にあふれ、世界の通信のニーズに対応しています。イーサネットやユニバーサル・シリアル・バス（USB）などの入出力のプロトコルには、機器とプリント回路アセンブリの間で物理的な電気機械コネクタが必要です。 プリント回路アセンブリ上にコネクタを構築するには、 ECADとMCADの両方のモデリングツールで通信経路を定義しなければなりません。これにより、選択したコンポーネントの情報がコネクタに提供されます。こうしたコンポーネントでは、領域のパターンを示すフットプリントのほか、コネクタの導電体の筐体寸法線も確認できます。 Altium Designerでは、フットプリントや3Dモデルとともに、数千種類のコネクタが登録されたライブラリが提供されています。フットプリント エディタでは、ベンダーから提供されている最新の優れたコネクタを追加することも可能です。また、統合環境でSTEPファイルのインポートとエクスポートを行って、機構設計者と簡単にファイルを共有できます。コラボレーションが容易なため、I/Oに向けて洗練された設計が促進されます。 電気系統でのコネクタの使用 電気設計でコネクタを使用すると、プリント回路アセンブリに出入りする信号が接続されます。これらはプリント回路アセンブリ上の大型の電気機械コンポーネントになり、回路基板のパッドへの接続のための導電ピンの格納に使用されます。ここでは、システム内の機器とI/O信号が結び付けられます。コネクタは2つの部分で構成され、1つの電気システム内でPCBを他のPCBやケーブル、機器に接続できます。PCBでどのコネクタを使用する場合も、必ずシステム機器の対象となるポイントで接続を行う必要があります。 3DモデリングでPCBのコネクタの配置を確認する PCBでの入力と出力を可能にするコネクタ コネクタはプラグとソケットのペアで指定します。検討の必要がある機構的な要素としては、サイズ、材料、ロック機構が挙げられます。電気的特性については、ピン間の絶縁と接続点の接触抵抗について検討します。入力と出力の観点からすると、コネクタは信号伝搬の種類によって分類されます。USB、RS-485、イーサネット、MIDI、SVGA、HDMI、無線周波数の基準が、コネクタでの標準的な機構設計になります。電子信号伝送に使用されるコネクタは何千とあります。PCBでは内部接地プレーンとの確実な接続とロバスト性を確保するために、スルーホールコネクタが使われることが多いものの、実際に最も適しているのは表面実装コネクタです。 PCBでは多くの種類のI/Oコネクタを使用できます。 スポーティーな3Dコンポーネント モデル ドライバーでレイアウト向けの機能を組み込む メモリPCB設計パッドはマザーボードのソケットに接続します。 記事を読む
データ管理ツールを使用して3D PCBモデルを最新の状態に保つ方法 データ管理ツールを使用して3D PCBモデルを最新の状態に保つ方法 1 min Blog あらゆるコンポーネントには、大量の設計データが含まれています。これには、電気設計データ管理ソフトウェア、電気モデル、3D PCBモデルコンポーネント、PCBサプライヤー情報が含まれます。PCB設計ソフトウェアは、このデータを取り込み、MCADツールと統合できるようにする必要があります。これにより、PCBフットプリントから3Dボディモデルを作成し、データライブラリに統合することができます。 このデータを最新の状態に保つには、3D PCB設計機能と直接連携するデータ管理プラットフォームが必要です。設計ソフトウェア内に完全なデータ管理ツールセットへのアクセスがあれば、最新の設計データと同期したPCB設計用の3Dボディモデルを簡単に作成できます。Altium Concord ProのMCAD統合およびサプライチェーン可視化ツールを使用すると、PCBライブラリを最新の状態に保ち、設計のすべての側面を単一のプログラムで管理できます。 ALTIUM CONCORD PRO® Altium Designer®およびその他の機械設計ツールと統合する、統一されたデータ管理および3D PCBモデル統合プラットフォームです。 PCBライブラリは、新しいデザイナーによってしばしば当たり前のものと見なされますが、3D PCB設計プロセスにおいて非常に重要です。レイアウト中には、CADソフトウェアとルーティングツールを使用して、ボード上のコンポーネントを配置し接続する必要があります。各コンポーネントには関連する電気モデルとフットプリントがあり、各コンポーネントのフットプリントは、各層の2D CAD図面の一部としてボード上に表示されます。しかし、プリント基板用のコンポーネントには3Dモデルもあります。これらのコンポーネントとPCBフットプリントに関するすべてのデータは、簡単な転送とアクセスのためにライブラリにパッケージ化することができます。 PCBライブラリは協力を非常に容易にし、適切な3D CADソフトウェアを使用すると、新しいコンポーネントの3Dモデルを構築したり、PCB設計データを機械モデルに統合したりすることができます。しかし、コンポーネントモデルとフットプリントが最新であることをどのように確認できるでしょうか？古いコンポーネントに更新が適用された場合や新しいコンポーネントが利用可能になった場合は、この更新されたデータを迅速にPCB設計ソフトウェアにインポートする必要があります。 更新されたコンポーネントモデルをコンポーネントディストリビューターやメーカーから探す必要はなく、更新が利用可能になるたびに設計データを手動で再構築して再コンパイルする必要もありません。PCB設計ソフトウェアには、コンポーネントライブラリ内のCADモデルとPCBフットプリントを更新するツールが含まれているべきです。お気に入りの3D CADソフトウェアと直接統合する設計ソフトウェアを使用すると、これらの機能をフルに活用できます。Altium Concord 記事を読む