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基于设计数据共享技术的板级热仿真技术研究

基于设计数据共享技术的板级热仿真技术研究

点击数:7707 次   录入时间:03-04 11:48:48   整理:http://www.55dianzi.com   实用软件

  从上面的对比来看,以往根据经验设定的简单模型PCB 设定物性参数为Kx = Ky = 40,Kz = 5,与实际详细PCB 计算结果差异很明显,一般都有6 ℃ ~39 ℃的偏差.

  一 个需要注意的细节是各个芯片计算结果误差的变化范围较大,其中D7 的误差仅为0. 7 ℃,而D29 的误差为39 ℃.这是因为在此模型中D7 表面 使用了散热片,而其他芯片表面没有散热片.没有使用散热片的芯片( 如D29) 的散热途径主要是通过PCB 板导热,然后再由PCB 板表面的空气对流 带走热量,所以PCB 板的建模对其结果影响非常明显.

  而D7 由于表面使用了散热片,主要的散热途径是通过芯片表面将热量传导到散热片,通过散热片表面的空气对流带走热量,所以相对来说PCB 的建模对其结果影响较小.

  3. 2 叠层铜分布建模优化

  3. 2. 1 问题描述

  根据目前的使用经验,PCB 叠层划分过于精细将带来下面2 个问题:

  1) 网 格数量与质量.以某产品板卡为例,如果按照RLS = 50 和NCB = 256 对每层进行平面划分,且每层至少有一层网格进行描述,则单板 PCB 部分的网格数量将近数十万.由于每层的厚度与板卡长宽相差几个数量级,所以每层的厚度不要使网格的横纵比大于250,以免造成较差的网格质量.

  2) 模 型块的数量.如果RLS = 50,NCB = 256,则某产品板卡的PCB 需要由16 000 个不同物性参数的模型块拼成.数量巨大的模型块无论 是在建模.计算还是后处理过程中都会占用大量的系统内存和显存,使部分配置不高的计算机工作效率很低,甚至无法进行.因此为了在保证计算精度的前提下提高 计算效率,需对建模的精细化程度进行优化研究.

  3. 2. 2 算例描述

  以前述算例为基准,设定RLS =50 或30,NCB =256或9.2 个参数分别取2 个值进行搭配,得到4 个算例: PCB 50_256,PCB 50_9,PCB 30_256 和PCB 30_9.

  3. 2. 3 仿真结果及其分析

  不同叠层划分精度的仿真温度对比见表2 和图6.

  从仿真结果可以看出: 当RLS 从50 降至30,NCB从256 降至9 时,此模型的散热仿真结果误差较小,在保证一定精度的前提下能有效减少模块数量,提高计算效率.使用RLS = 30 和NCB = 9,既能保证一定的计算精度,也能保证计算效率.

  3. 3 板级与系统级联合精确热仿真

  3. 3. 1 算例描述

  为 了进一步验证此简化方法,在某插箱产品的系统级模型中,选择散热状况最恶劣的槽位对某产品板卡使用PCB 叠层详细模型,分别带入 PCB 50_256 和PCB 30_9 进行计算.同时设定PCB 简化模型,分别设定不同的物性参数 SIMPLE 40_40_5: Kx = Ky = 40,Kz = 5; SIMPLE7_7_1: Kx = Ky =7,Kz =1.

  3. 3. 2 仿真结果及其分析

  板级与系统级联合精确热仿真结果如图7 所示.

  从联合精确热仿真结果可知,PCB 50_256 和PCB 30_9的计算结果很接近.在实际使用过程中可以使用RLS = 30 和NCB = 9,这样既能保证一定的计算精度,也能保证计算效率.

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