Un sistema automatizado de múltiples niveles, desarrollado en MIEM HSE, permitió evaluar de 5 a 10 veces más rápido el riesgo de sobrecalentamiento de los componentes en circuitos electrónicos potentes, informa la revista Russian Microelectronics.
El sobrecalentamiento de los transistores es uno de los problemas clave de la electrónica de potencia. Durante los cambios bruscos de temperatura al encender y apagar el dispositivo, los parámetros de los componentes cambian, lo que provoca fallos en el equipo. Hasta ahora, los ingenieros elegían entre dos métodos: el modelado 3D preciso en los paquetes ANSYS, Flotherm o Comsol, que es largo y requiere muchos recursos, o los cálculos rápidos pero simplificados en los simuladores SPICE, que no siempre tienen en cuenta el diseño real de la placa.
Los empleados de MIEM combinaron ambos enfoques: Comsol modela los dispositivos semiconductores y refina los modelos térmicos de las carcasas, SPICE analiza el circuito eléctrico y el paquete ruso «ASONIKA-TM» calcula el calentamiento de la placa de circuito impreso y las temperaturas de los componentes. Los programas dispares se conectaron mediante módulos especialmente diseñados que transmiten automáticamente datos sobre potencias y temperaturas entre los bloques de cálculo.
La metodología se probó en una placa real de un controlador de motor paso a paso con potentes transistores MOSFET. Los resultados de la simulación se compararon con las mediciones termográficas, y la discrepancia resultó ser mínima. El profesor de MIEM HSE, Igor Kharitonov, concluyó que la metodología funciona correctamente y es adecuada para tareas de ingeniería reales. Según él, ahora es posible predecir el momento del sobrecalentamiento de la placa aproximadamente de 5 a 10 veces más rápido, corregir rápidamente el diseño y reducir el coste de desarrollo.
El valor práctico del desarrollo va más allá del resultado académico. La electrónica de potencia es la base de los accionamientos industriales, el transporte eléctrico y los equipos de energía, donde el fallo de un componente significa no solo una avería, sino también la parada de la producción o un accidente. La aceleración del ciclo de cálculo en 10 veces reduce el tiempo de diseño y hace que la verificación térmica de las placas esté disponible en las primeras etapas del desarrollo, donde corregir un error es más barato.