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Am 10.11.2021 wurde TRM3.5.7 released. Auf den ersten Blick scheinen die Unterschiede gering. Aber TRM ist viel performanter für sehr große oder hochaufgelöste Leiterplatten (> 10 Megapixel pro Lage, viele Lagen oder zehntausende Laservias) geworden. Ausserdem werden wieder mal einige Dialekte in den Eingabefiles besser interpretiert.
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Doug Brooks has revised his previously self-distributed book on Amazon and it is now available from Artech House.

PCB Design Guide to Via and Trace Currents and Temperatures

Explores how hot traces and vias will be and what board, circuit, design, and environmental parameters are the most important;
● Covers PCB materials (copper and dielectrics) and the role they play in the heating and cooling of traces;
● Details the IPC curves found in IPC 2152, the equations that fit those curves and computer simulations that fit those curves and equations;
● Presents sensitivity analyses that show what happens when environments are varied, including adjacent traces and planes, changing trace lengths, and thermal gradients;
● Explores via temperatures and what determines them, along with fusing issues and whether we can predict the fusing time of traces;
● Readers learn how to measure the thermal conductivity of dielectrics and how to measure the resistivity of copper traces and why many prior attempts to do so have been doomed to failure.

He also uses TRM and outlines the process of model building.

https://us.artechhouse.com/PCB-Design-Guide-to-Via-and-Trace-Currents-and-Temperatures-P2191.aspx

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Der thermische Widerstand „Junction-Ambient“ ΘJA  oder RΘJA verknüpft einen Temperaturknoten im Silizium (Junction) mit der Umgebungsluft (Ambient). „Ambient“ beinhaltet alles um das Bauteil herum, vom Pad bis zur Luft - d.h. insbesondere die spezielle Topologie der Leiterplatte. Deshalb kann  RΘJA nicht zur Vorhersage der Temperatur für ein spezielles Board verwendet werden. Hier einige Screenshots aus Don't believe the data sheets. Design007 Magazine (September 2020). Sie zeigen, dass die Wärmeausbreitung auf einer realen Leiterplatte nicht perfekt ist und dass sie auf der Testleiterplatte des Datenblatts mit Sicherheit anders war.

  • Das Arduino Board ist 2-lagig. Die parallel laufenden Leiterbahnen können die Wärmespreizung verbessern und behindern.
Simulated thermal image of top Layer of Arduino Board
Top Lage eines Arduino Boards mit TRM3 berechnet.

 

  • Auch bei mehrlagigen Boards mit massiven Innenlagen kann das Layout die Wärmespreizung dominieren. In diesem Evaluierungsboard sieht man sogar dass die Wärmevias nutzlos sind, weil sie genauso warm sind wie das Bauteil, also keine Wärme abfließt.
PCB Simulation of Microchip Eval Board EVB-USB580X
Bottom Lage des MicroChip Evaluierungsboards EVB-USB580X mit TRM3 berechnet.

Das neue TRM Release: Sie können jetzt SMD Bauteile mit einem Widerstandsattribut (mOhm) versehen und damit Netze oder Kupfergeometrien verbinden. Man kann es mit oder ohne Netzliste anwenden. Der Strom fließt hindurch und der Spannungsabfall wird dem Eingabewert angepasst. I^2*R kann für die Verlustleistung verwendet werden und wird zur Jouleschen Heizung der Leiterbahn addiert. Das funktioniert auch temperaturabhängig.

  • Einfaches Beispiel mit Widerständen. Widerstandswerte sind so gewählt dass der Gesamtwiderstand 1 Ohm ist.Resistors in various connections.
  • 3 Halbbrücken mit Shunts teilen sich den Gesamtstrom. FETs mit Rdson = 3 mOhm (gelb), Shunts je 5 mOhm (green). 3 Half-bridges with Lo and Hi side transistors

Es gibt verschiedene Methoden zum Testen auf Corona Viren. Eine kostengünstige und schnelle Methode ist Echtzeit Fluoreszenzanalyse (RT-LAMP). Wie es sich vom klassischen PCR unterscheidet, wie das Gerät aussieht und wie in der Praxis eingesetzt wird können Sie hier in einer kurzen  TV Reportage  sehen.

Für die Genanalyse müssen alle Proben im Träger auf gleicher Temperatur gehalten werden. ADAM Research beteiligt sich über die Uni Freiburg ehrenamtlich am Projekt Miriam mit der Berechung und Optimierung des Spannungsabfalls in den notwendigen Heizschleifen und der daraus resultierenden Temperatur. In der Pilotberechnung ist die Heizschlange 18 Meter lang, in einem oberen und unteren Teil. TRM3 benötigt für die Stromdichte nur wenige Sekunden. Die Geometrie stammt aus einer EAGLE Konstruktion und ausgeleiteten Gerberfiles. Eine 1 mm Aluminiumplatte zwischen den Top und Bottom Heizschlangen hat eine ungleichförmigere Temperaturverteilung als eine 2 mm dicke Platte. Die unsymmetrische Verteilung wird qualitativ genau so gemessen. Ziel ist es noch homogener zu werden und die geeigneten Materialien für die nächsten Prototypen zu bestimmen.

Voltage drop in an 18 m coil
Berechneter Spannungsabfall in der Heizschleife
TRM3 simulation for Miriam Project
Simulated Trace Heating on 2 mm Aluminum Plate
TRM3 und Miriam Projekt
Simulated Trace Heating on 1 mm Aluminum Plate with TRM3
TRM3 und Miriam Projekt
Infrared image with 1.6 mm Aluminum Prototype

 

 

Mehr Daten heißt: jetzt können Netzlisten mit ihren Pads/Pins auch aus anderen CAD Systemen übernommen werden, z.B. aus Cadence (Allegro, Orcad), Mentor (Pads, Expedition), Zuken (Cadstar, CR8000), Eagle, Pulsonix, KiCad etc. Man muss nur den IPC-D-356 File ausleiten. Damit wird eine Untersuchung der Strombelastbarkeit von Hochstromanwendungen wesentlich einfacher.

  • File importieren: das erzeugt eine Tabelle mit allen gefundenen Netzen und Pads.
  • Ampere Werte hinzufügen: entweder manuell oder über einen .csv File, der auch aus einer xls Berechnung stammen könnte.
  • Berechnen wie der Strom die Leiterbahnen heizt. Natürlich auch Transient.

Altium User werden nachwievor das Skript bevorzugen. Aber auch da wurden kleine Updates vorgenommen.

Mehr Farbe heißt: die importierten Gerber Files sind nicht mehr nur schwarz/weiß plots und damit die Lagen schwer zu unterscheiden, sondern werden jetzt farbig dargestellt. Damit ergibt sich eine phantastische perspektivische Tiefenwirkung in der 3D Darstellung, die enorm hilft die Eingaben zu kontrollieren und die Ergebnisse besser zu verstehen und den Kollegen zu vermitteln.

Überzeugen Sie sich selbst: Auf YouTube gibt es eine Kollektion neuer Videos

 

Nach fast 2 Jahren Entwicklung ist jetzt das neue TRM3 als beta roll-out verfügbar! Eleganter und schneller als TRM2.

  • Altium Import vollautomatisch oder semi-manuell. Fast nur noch 2 Klicks.
  • Scripting für Altium Designer 20 erweitert.
  • Eingaben und 3D Ansicht der Baugruppe integriert.
  • 3D Netzrekonstruktion.
  • Schnellerer Gerber und Excellon Import.
  • Schnellere Berechnung des Potentials (Spannungsabfall) und der Stromdichte.
  • Induktanzmatrix der Netze basierend auf 3D Stromfluß.
  • Wärmestromvektoren.
  • Tabelle der Jouleschen Wärme je Lage und Netz.
  • Tabelle der Wärmestrombilanz je Bauteil.
  • FLIR Farbskala.
  • Ergebnisansicht auch 3D.
  • Video mit Altium Designer

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Wir empfehlen das Ingenieurbüro Cieluch für die Durchführung in Altium, Eagle und Cadence. Auch mit vor Ort Service.

TRM hat sich in den letzten Jahren in vielen Elektronikunternehmen bewährt. Es geht damit wirklich schnell und einfach ein elektro-thermisches Simulationsmodell einer Leiterplatte aufzustellen. Gerber und Bohrfiles importiert,  Daten über die Position der Pads oder Pins und deren Stromwerte hinzugefügt und schon können Stromtragfähigkeit, Spannungsabfall und Temperatur berechnet werden. Sogar ganz ohne Designfiles kann man schon interessante Erkenntnisse erhalten. Für einen Entwickler, der ohne Overhead und ohne auf Zuarbeit von Kollegen warten zu wollen schnell Ergebnisse braucht, ist das die perfekte Insellösung.

Aber es gibt ja noch die großen Teams, die gleichzeitig an der Leiterplatte unter verschiedenen Gesichtspunkten arbeiten oder Fremdabteilungen, die Funktionen und Machbarkeit prüfen müssen. Für solche Entwicklungsumgebungen gibt es jetzt ein komplementäres Angebot basierend auf ODB++. Die Schindler und Schill GmbH und ADAM Research gründeten Anfang 2017 ein Joint Venture namens ADAM Labs GmbH. Hierin werden eingebracht: das CAM und DRC Tool PCB-Investigator (auch bekannt als EasyLogix) und Know-How von TRM.

Das Produkt hat den Namen PCB-I Physics. Es ist eine Neuimplementierung der stationären DC und Power Lösung, und das nicht nur auf CPU, sondern auch auf GPU in CUDA. Mit guter Graphikkarte ist der Geschwindigkeitsgewinn der Berechnung enorm. Informieren Sie sich unter
http://www.adam-labs.de (download) oder in der
ElektronikPraxis
bzw. senden Sie eine Nachricht mit dem Stichwort "Physics". Weitere Features kommen laufend dazu.

Die Tools ergänzen sich! Jedes erfüllt andere Ansprüche und es spricht nichts dagegen beide einzusetzen.

 

Kürzlich fragten einige Testuser, ob man für grundlegende Wärmespreizuntersuchungen einer Leiterplatte Gerberfiles braucht. Die Antwort: Nein! Im graphischen Modus der Bauteiltabelle von TRM kann man Leiterbahnen, Flächen und Kreise erzeugen ( youtube: IPC-2221 Strombelastbarkeit von Leiterbahnen ) Man fügt noch das richtige Material und die vertikale Position im Lagenaufbau dazu und alles ist erledigt. Das Hinzufügen von Wärme- und Stromquellen geht genauso. Bohrfelder werden zu Blöcken die mehrere Schichten durchdringen und die durch ihre effektive Leitfähigkeit parametrisiert werden. Ich habe einige Experimente mit imitierten JEDEC-51 2s2p Aufbauten gemacht und es funktioniert (mit einigen Annahmen).