CN104918412A - 一种电路板的布局方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种电路板的布局方法，包括以下步骤：获取元器件在电路板上的预设种布局；计算每种布局中所有元器件的工作温度，找出最大温度值；找出预设种布局的最大温度值中的最小值，该最小值所对应的布局即为最终布局。一种电路板的布局装置，包括：获取单元，用于获取元器件在电路板上的预设种布局；计算单元，用于计算每种布局中所有元器件的工作温度，找出最大温度值；布局单元，用于找出预设种布局的最大温度值中的最小值，该最小值所对应的布局即为最终布局。本申请提供了元器件工作温度最小的布局，就降低了元器件的工作温度，提升了电路板的可靠性。
Description
技术领域
本申请涉及电路板布局领域，特别是一种电路板的布局方法及装置。
背景技术
电路板，特别是大规模集成电路板，在当今的电子设备上应该已十分常见。在电路板的制作过程中，电路板布局是指安排元器件在电路板上的位置，元器件的布局设计至关重要，是整个电路板设计的重要一环。为了提升电子设备的工作性能，要对电路板上元器件进行合理布局。
目前，对电路板的元器件进行优化布局常采用的优化算法有蚁群算法、模拟退火优化算法、粒子群优化算法和遗传算法等，尽管这些算法在一定程度上对电路板上元器件进行了合理布局，但是均未较好地考虑电路板温度的问题，元器件的工作温度较高。
发明内容
本申请提供一种电路板的布局方法及装置，解决现有技术中，电路板的布局导致元器件工作温度较高的问题。
根据本申请的第一方面，本申请提供一种电路板的布局方法，包括以下步骤：
获取元器件在电路板上的预设种布局；计算每种布局中所有元器件的工作温度，找出最大温度值；找出预设种布局的最大温度值中的最小值，该最小值所对应的布局即为最终布局。
根据本申请的第二方面，本申请提供一种电路板的布局装置，包括：
获取单元，用于获取元器件在电路板上的预设种布局；计算单元，用于计算每种布局中所有元器件的工作温度，找出最大温度值；布局单元，用于找出预设种布局的最大温度值中的最小值，该最小值所对应的布局即为最终布局。
本申请的有益效果是，由于本申请获取元器件在电路板上的预设种布局；计算每种布局中所有元器件的工作温度，找出最大温度值；找出预设种布局的最大温度值中的最小值，该最小值所对应的布局即为最终布局。因此就提供了元器件工作温度最小的布局，就降低了元器件的工作温度，提升了电路板的可靠性。
附图说明
图1为实施例1的流程图；
图2为实施例2中元器件在电路板上的位置示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
一种电路板的布局方法，如图1所示，包括以下步骤：
S101：获取元器件在电路板上的预设种布局；
S102：计算每种布局中所有元器件的工作温度，找出最大温度值；
S103：找出预设种布局的最大温度值中的最小值，该最小值所对应的布局即为最终布局。
元器件在电路板上的布局理论上可以按照排列组合的形式行进多种布局。本实施例中所提到的预设种布局，是指本领域技术人员结合具体的电路板所作出的预设的若干种可行性布局。由于每个元器件有固定的参数，针对每一种布局，可以根据其参数进行电路模拟，从而可以算出元器件的工作温度。因而计算每种布局中所有元器件的工作温度，找出每种布局的最大温度值。再对比所有布局的最大温度值，找出最大温度值中的最小值，该最小值所对应的布局即为最终布局。可以按照该最终布局对电路板进行布局设计。
实施例2：
在实施例1的基础上，本实施例中，步骤S103找出预设种布局的最大温度值中的最小值，该最小值所对应的布局即为最终布局，具体为：对当前布局中的元器件进行变异操作和交叉操作，形成候选布局；计算候选布局中所有元器件的工作温度，找出最大温度值；找出候选布局的最大温度值和当前布局的最大温度值中较小值所对应的布局，保存该布局；重复迭代，直到已找出预设种布局的最大温度值和所有候选布局的最大温度值中的最小值所对应的布局，该布局即为最终布局。
变异操作，即对电子元件的位置进行互换以得到新个体，也就是元器件的新位置。交叉操作，即把经过变异操作生成的新个体按照与原有个体按照交叉策略进行互相交换，从而形成候选布局。其中，变异因子 ，交叉概率因子。保存候选布局的最大温度值与当前布局的最大温度值中的较小值所对应的布局，重复迭代，从而找出最大温度值中的最小值，该最小值所对应的布局即为最终布局。由于本实施例是基于预设种布局，对于某些电路中电子元件比较多的问题，数据量大，不可能所有的位置都去计算一遍，可用变异和交叉操作生成新的布局，搜索到可能遗漏的位置，使得计算结果更为准确。
进一步的，如图2所示，元器件在电路板上的位置依照直角坐标确定。如图中元件（2,2）即位于坐标（2,2）上。
步骤S102中计算当前布局中所有元器件的工作温度以及计算候选布局中所有元器件的工作温度中，计算所有元器件的工作温度的步骤包括：
依据能量平衡式 ，以及预设的元器件参数计算第（i,j）节点元器件的工作温度；
其中，第（i+1,j）节点元器件传给第（i,j）节点元器件的热量为：
；
第（i-1,j）节点元器件传给第（i,j）节点元器件的热量为：
；
第（i,j+1）节点元器件传给第（i,j）节点元器件的热量为：
；
第（i,j-1）节点元器件传给第（i,j）节点元器件的热量为：
；
第（i,j）节点元器件向空气的传热量为：
；
第（i,j）节点元器件向电路板的传热量为：
；
为第（i,j）节点元器件的单位面积的发热功率，为第（i,j）节点元器件的工作温度， 为元器件的宽度，为元器件的高度，为元器件热传递的横向距离，为元器件热传递的纵向距离，为环境温度，为元器件与空气的对流系数，为元器件与电路板的换热系数，为电路板与空气的对流换热系数，为元器件的导热系数，为电路板的导热系数，为元器件的厚度，为电路板的厚度。
可将能量平衡式变换为适应度函数，设定候选布局为，当前布局为，i=1，2…N，N为预设种布局的数量，t为当前进化代数。则迭代算法的数学模型为：
。
实施例3：
一种电路板的布局装置，包括：
获取单元，用于获取元器件在电路板上的预设种布局；计算单元，用于计算每种布局中所有元器件的工作温度，找出最大温度值；布局单元，用于找出预设种布局的最大温度值中的最小值，该最小值所对应的布局即为最终布局。
实施例4：
在实施例3的基础上，本实施例中，布局单元用于对当前布局中的元器件进行变异操作和交叉操作，形成候选布局，计算候选布局中所有元器件的工作温度，找出最大温度值，找出候选布局的最大温度值和当前布局的最大温度值中较小值所对应的布局，保存该布局，重复迭代，直到已找出预设种布局的最大温度值和所有候选布局的最大温度值中的最小值所对应的布局，该布局即为最终布局。
进一步的，元器件在电路板上的位置依照直角坐标确定；布局单元和计算单元用于依据能量平衡式：，以及预设的元器件参数计算第（i,j）节点元器件的工作温度；
其中，第（i+1,j）节点元器件传给第（i,j）节点元器件的热量为：
；
第（i-1,j）节点元器件传给第（i,j）节点元器件的热量为：
；
第（i,j+1）节点元器件传给第（i,j）节点元器件的热量为：
；
第（i,j-1）节点元器件传给第（i,j）节点元器件的热量为：
；
第（i,j）节点元器件向空气的传热量为：
；
第（i,j）节点元器件向电路板的传热量为：
；
为第（i,j）节点元器件的单位面积的发热功率，为第（i,j）节点元器件的工作温度， 为元器件的宽度，为元器件的高度，为元器件热传递的横向距离，为元器件热传递的纵向距离，为环境温度，为元器件与空气的对流系数，为元器件与电路板的换热系数，为电路板与空气的对流换热系数，为元器件的导热系数，为电路板的导热系数，为元器件的厚度，为电路板的厚度。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。
Claims (6)
1. 一种电路板的布局方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取元器件在电路板上的预设种布局；
计算每种布局中所有元器件的工作温度，找出最大温度值；
找出预设种布局的最大温度值中的最小值，该最小值所对应的布局即为最终布局。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述找出预设种布局的最大温度值中的最小值，该最小值所对应的布局即为最终布局的步骤，具体为：
对当前布局中的元器件进行变异操作和交叉操作，形成候选布局；计算候选布局中所有元器件的工作温度，找出最大温度值；找出候选布局的最大温度值和当前布局的最大温度值中较小值所对应的布局，保存该布局；重复迭代，直到已找出预设种布局的最大温度值和所有候选布局的最大温度值中的最小值所对应的布局，该布局即为最终布局。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于：
元器件在电路板上的位置依照直角坐标确定；
所述计算当前布局中所有元器件的工作温度以及所述计算候选布局中所有元器件的工作温度中，计算所有元器件的工作温度的步骤包括：
依据能量平衡式 ，以及预设的元器件参数计算第（i,j）节点元器件的工作温度；
其中，第（i+1,j）节点元器件传给第（i,j）节点元器件的热量为：
；
第（i-1,j）节点元器件传给第（i,j）节点元器件的热量为：
；
第（i,j+1）节点元器件传给第（i,j）节点元器件的热量为：
；
第（i,j-1）节点元器件传给第（i,j）节点元器件的热量为：
；
第（i,j）节点元器件向空气的传热量为：
；
第（i,j）节点元器件向电路板的传热量为：
；
为第（i,j）节点元器件的单位面积的发热功率，为第（i,j）节点元器件的工作温度， 为元器件的宽度，为元器件的高度，为元器件热传递的横向距离，为元器件热传递的纵向距离，为环境温度，为元器件与空气的对流系数，为元器件与电路板的换热系数，为电路板与空气的对流换热系数，为元器件的导热系数，为电路板的导热系数，为元器件的厚度，为电路板的厚度。
4. 一种电路板的布局装置，其特征在于：包括：
获取单元，用于获取元器件在电路板上的预设种布局；
计算单元，用于计算每种布局中所有元器件的工作温度，找出最大温度值；
布局单元，用于找出预设种布局的最大温度值中的最小值，该最小值所对应的布局即为最终布局。
5. 根据权利要求4所述的装置，其特征在于：
所述布局单元用于对当前布局中的元器件进行变异操作和交叉操作，形成候选布局，计算候选布局中所有元器件的工作温度，找出最大温度值，找出候选布局的最大温度值和当前布局的最大温度值中较小值所对应的布局，保存该布局，重复迭代，直到已找出预设种布局的最大温度值和所有候选布局的最大温度值中的最小值所对应的布局，该布局即为最终布局。
6. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于：
元器件在电路板上的位置依照直角坐标确定；
布局单元和计算单元用于依据能量平衡式：
，以及预设的元器件参数计算第（i,j）节点元器件的工作温度；
其中，第（i+1,j）节点元器件传给第（i,j）节点元器件的热量为：
；
第（i-1,j）节点元器件传给第（i,j）节点元器件的热量为：
；
第（i,j+1）节点元器件传给第（i,j）节点元器件的热量为：
；
第（i,j-1）节点元器件传给第（i,j）节点元器件的热量为：
；
第（i,j）节点元器件向空气的传热量为：
；
第（i,j）节点元器件向电路板的传热量为：
；
为第（i,j）节点元器件的单位面积的发热功率，为第（i,j）节点元器件的工作温度， 为元器件的宽度，为元器件的高度，为元器件热传递的横向距离，为元器件热传递的纵向距离，为环境温度，为元器件与空气的对流系数，为元器件与电路板的换热系数，为电路板与空气的对流换热系数，为元器件的导热系数，为电路板的导热系数，为元器件的厚度，为电路板的厚度。
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