Transcript The heat is on… - ALPHA

The heat is on…
La progettazione termica al centro
dell’electronics design
Dal gadget di consumo al prodotto di elettronica
industriale, il surriscaldamento è un problema che riguarda
sia i produttori che gli utenti finali.
Nell’era dell’elettronica ultrasottile, la necessità di stipare
componenti sempre più potenti in sempre più piccoli spazi
ha creato inevitabili problemi di performance e di
affidabilità e molti progettisti sono quotidianamente
costretti a scendere a compromessi sui costi o sui tempi di
realizzazione dei loro prodotti.
Attraverso uno studio indipendente su
oltre 350 progettisti professionali *, “The
heat is on” esamina come si sono
evolute le considerazioni sul moderno
design e quanto gli ingegneri possono
beneficiare ponendo la simulazione
termica al centro dei loro progetti.
* Basato sull’Electronics Weekly engineering database
Il risultato? Problemi termici che riducono le prestazioni, la
vita e l’affidabilità e rendono i dispositivi inadeguati ad
essere maneggiati e che, se non risolti, possono prima o poi scavare un buco nelle tasche dei produttori –
letteralmente!
Ma che cosa fanno i progettisti per risolvere questi problemi e quanto è importante il design termico
nell’elettronica moderna?
Queste sono le domande che il team 6SigmaET ha posto nel suo più recente progetto di ricerca.
Quali sono le priorità?
Nonostante costi e tempi siano spesso considerati i maggiori fattori di pressione, solo un progettista su
cinque ritiene che il costo sia prioritario, mentre solo il 14% crede che la riduzione del time-to-market sia
l’elemento di maggior preoccupazione.
Al contrario, la maggioranza degli intervistati crede che sia più importante progettare prodotti innovativi,
conformi alle normative e, soprattutto, considerando l’affidabilità come priorità massima e non tentare di
tagliare i tempi di progetto o ridurre la distinta.
Infatti, quasi la metà (43%) di progettisti considerano affidabilità del prodotto essere la loro
preoccupazione primaria, mentre un ulteriore 20% ritiene che sia la loro seconda priorità.
La gestione termica, d'altra parte, è considerato l’aspetto meno importante, con il 40% degli ingegneri che
la relegano come 'bassa priorità' per i loro progetti.
Il ruolo del Thermal Management nell’electronic design
La contraddizione insita nel non dare priorità all’aspetto termico è che i progettisti e gli ingegneri mettono
sé stessi nelle condizioni di affrontare guasti e problemi nel lungo periodo.
Dalla ricerca risulta che il 99,5% dei progettisti sostiene di avere avuto un prodotto affetto da complicazioni
termiche in fase avanzata, mentre uno su venti ha avuto ogni singolo progetto ritardato. Inoltre un
ulteriore uno su cinque identifica specificatamente i problemi termici quale causa comune di ritardo.
Mentre è facile liquidare l’aspetto termico come fattore a “bassa priorità”, la verità è che esaminare i
problemi termici nelle prime fasi del processo di progettazione è essenziale per garantire un prodotto “right
first time”.
Mentre è assai improbabile che un dispositivo prenda fuoco, il surriscaldamento anche di un solo
componente comprometterà il suo funzionamento, un possibile degrado delle prestazioni o una riduzione
significativa dell’affidabilità nel tempo.
Se poi il problema termico viene a galla in fase finale di progettazione o di prototipazione, questo implica
una fase di revisione anche pesante del progetto con conseguente maggior dispendio di tempo e quindi di
denaro.
In fondo alla coda
La gestione termica tardiva
Troppo spesso l’analisi termica è demandata
all’ultimo minuto o semplicemente trascurata
con un 13% dei progettisti che non effettuano
per nulla un test termico dei loro progetti.
Questo non è perché gli ingegneri non si
preoccupano di problemi termici: molti
semplicemente credono che i loro progetti
abbiano una potenza troppo bassa per essere
opportuno prenderli in considerazione.
Tuttavia, questo è un errore comune. Anche i
piccoli dispositivi a bassa potenza, come il
Google Chromecast possono richiedere una
pianificazione significativa quando si tratta di
progettazione termica.
La nostra ricerca mette in evidenza che i progettisti sono molto più orientati a sovradimensionare i prodotti
nel tentativo di ottenere un margine termico aggiungendo ad esempio dissipatori e ventilatori invece che
identificare la soluzione ottimale.
Quando i tecnici testano il funzionamento termico dei loro progetti?
Un cambio di direzione
Sembra ovvio, ma il modo migliore per garantire che la
vostra progettazione elettronica non sia affetto da
complicanze tardive è quello di prendere in
considerazione la progettazione termica fin dalle prime
fasi del processo.
Nel considerare tali aspetti in fase iniziale, certamente
prima della realizzazione di un prototipo fisico, gli
ingegneri possono ridurre i costi di produzione e i tempi
di commercializzazione e, in ultima analisi, aumentare
l’affidabilità dei loro progetti. Tutte cose che essi stessi
annoverano come aspetti di massima priorità.
Alla luce di questi vantaggi, un progettista su tre
concorda sul fatto che dovrebbe dedicare più tempo agli
aspetti termici. Tuttavia più della metà (55%) non vede
come potrebbe portare avanti considerazioni termiche
nei loro processi di progettazione.
La soluzione? Simulazione.
"Gli strumenti che consentono il controllo di progettazione devono essere disponibili
nelle fasi più precoci: ogni rifacimento può costare migliaia di sterline, ma anche se il
costo del rifacimento è ridotto al minimo di un paio di centinaia di sterline il più
grande problema è il tempo perduto."
Rod Piwowarski, CEO Lascar Electronics
Fermati, simula e ragiona
Come usa
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Tre passi per mettere l’anaalisi termiica al centtro del vo
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Combinando una simulaazione in uno
stadio preccoce con la realizzazione di
prototipi in fase avanzata, i
progettisti possono ottenere un
approccio
o ottimale. La simulazione
software può aiutare a identificare
potenziaali difetti e le interazioni
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produzionee, riducendo la necessità di
costosi cicli di prototipazione e
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essere utilizzata
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pena ricordare che
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dispositivi con bassa disssipazione di
potenza richiedono anch’essi
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on progetto
finale.
Progetta
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asata sul prototip
po
Progetta
azione ba
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