Binek araçların sinyal lambalarında sürücü devre kartlarının ısıl analizi ve optimizasyonu

Abstract

Otomotiv endüstrisinde aydınlatma elemanlarının önemi her geçen gün artmaktadır. Çizgisel tasarımların kullanılması, otomotiv aydınlatma birimlerinde doğal taşınımı zorlaştırmaktadır. Bu nedenle, elektronik kontrol üniteleri tasarlanırken oluşabilecek olan termal problemler göz önünde bulundurulmalıdır. Bu çalışmada, elektronik kontrol ünitelerinde kullanılan topolojiler karşılaştırılmış ve verimlilik açısından bu topolojiler incelenmiştir. Bakır alan genişliği ve Via sayılarının Rth (termal direnç) üzerindeki etkisi FloEFD programı kullanılarak hesaplanmıştır. Ayrıca, Matlab 2020b ortamında eğri uydurma ve interpolasyon (ara değer bulma) metotları kullanılarak bakır alan genişliği ve Via sayısının Rth değeri üzerindeki etkilerine ilişkin denklemler elde edilmiştir. Böylece, tasarımlar gerçekleştirmeden önce oluşabilecek termal problemlerin önlenmesi amaçlanmıştır. Bu tez çalışmasında ayrıca, kritik komponent üzerindeki Rth değerleri, farklı bakır alan genişlikleri için elde edilen denklem kullanılarak hesaplanmış ve ölçüm sonuçlarıyla arasındaki fark, yaklaşık % 3 olarak elde edilmiştir. Ayrıca, kritik bileşen üzerindeki Rth değerleri farklı Vias sayıları için 49,77 °C/W 45,08 °C/W, 41,5 °C/W, 33,72 °C/W olarak bulunmuştur ve hesaplanan değerler ile ölçüm sonuçları arasındaki farkın yaklaşık olarak %1 olduğu tespit edilmiştir. Sonuç olarak, bu tez çalışmasında, türetilen denklemlerden yararlanarak tasarım esnasında sınır koşullarının hesaplanabileceği ve tasarımda oluşabilecek termal problemlerin önlenebileceği gösterilmiştir.

The importance of lighting components in the automotive industry has been increasing day by day. The use of linear designs makes natural convection difficult in automotive lighting units. For this reason, what may occur should be considered when designing electronic control units. In this study, the topologies used in electronic control units were compared with each other and these topologies have been examined in terms of efficiency. The effects of copper area width and number of Vias on Rth (thermal resistance) have been computed by using the FloEFD program. Moreover, using curve fitting and interpolation methods in Matlab 2020b environment, equations related to the effects of copper area width and number of Vias on Rth values have been obtained. Thus, it has been targeted to prevent the thermal problems that may occur before performing the designs. In this thesis, furthermore, Rth values on the critical component have been computed making use of the equation derived for different copper area widths and the difference between these values and the measurement results has been obtained as about 3 %. Additionally, Rth values on the critical component have been found as 49,77°C/W 45,08°C/W, 41,5°C/W, 33,72°C/W for different numbers of Vias and it has been determined that the difference between computed values and the measurement results are 1 %, approximately. Consequently, it has been shown that the boundary conditions can be computed and prevent the thermal problems occurring during the design process by means of using derived equations in this thesis.