CN114580222B - 用于电子器件的高速瞬态热仿真方法及系统 - Google Patents
用于电子器件的高速瞬态热仿真方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114580222B CN114580222B CN202210495680.3A CN202210495680A CN114580222B CN 114580222 B CN114580222 B CN 114580222B CN 202210495680 A CN202210495680 A CN 202210495680A CN 114580222 B CN114580222 B CN 114580222B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- electronic device
- heat
- speed transient
- time
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 title claims abstract description 64
- 238000004088 simulation Methods 0.000 title claims abstract description 61
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 23
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 10
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 9
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 239000003570 air Substances 0.000 description 12
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 10
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
- G06F30/28—Design optimisation, verification or simulation using fluid dynamics, e.g. using Navier-Stokes equations or computational fluid dynamics [CFD]
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
- G06F2119/08—Thermal analysis or thermal optimisation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
Abstract
本发明提供了一种用于电子器件的高速瞬态热仿真方法及系统，属于电子器件高速瞬态热仿真技术领域，根据获取的电子器件参量数据，计算电子器件产热量、内能增量以及散热量之间的动态弱平衡关系，进而得到电子器件工作温度与时间的函数关系，通过极限求解算法得到弱平衡态时电子器件的瞬态温度曲线的波谷温度数值，通过加载恒温热源的方式设置初始温度，仿真计算第一预设个数的周期后，得到初始温度场，利用第二预设个数的脉冲应力周期的运算，得到电子器件的高速瞬态温度变化；本发明不仅可有效获取电子器件的高速瞬态温度变化，且避免了动态温度平衡前的超千万次周期的运算过程，极大程度降低了仿真时间和运算成本。
Description
技术领域
本发明涉及电子器件高速瞬态热仿真技术领域，特别涉及一种用于电子器件的高速瞬态热仿真方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。
随着电子器件的功率密度不断提高，器件内部的工作温度急剧上升，不仅会改变器件的电学特性，还会直接降低器件的使用寿命。因此，工作温度数据是评价电子器件的热设计水平的重要技术指标。现阶段，随着5G通信技术的推广应用，对具有高功率密度电子器件的需求也越来越大，且器件常需工作于高频脉冲应力条件，导致器件的工作温度发生剧烈的瞬态变化。然而，当电子器件的工作脉冲周期达到微纳秒级别时，其达到动态平衡下的温度仿真过程将需要进行超千万次周期的计算，传统的仿真方法和计算机性能是无法满足要求的。
发明人发现，现有技术方案一般采用两种方式进行电子器件的高速瞬态热仿真。
第一种是参照传统的仿真流程，在仿真软件中建立几何模型，设置、导入相应的材料热性能参数和脉冲周期条件，然后进行网格划分，求解计算，经过大量的周期迭代，最终获得动态平衡后器件的温度场。此种方式存在如下缺点：当电子器件的工作脉冲周期达到微纳秒级别时，仿真过程需进行超千万次周期的运算，时间成本巨大；超千万次周期的运算对于计算机的性能要求极高，普通计算机系统无法承受。
第二种是基于传统的仿真流程，通过将仿真时间步长不断拉大，且忽略器件动态平衡后的微纳秒级的瞬态温度变化，进而仿真获得器件温度稳定后的温度场（如图1所示）。此种方式存在如下缺点：将仿真时间步长拉大，器件的仿真条件和实际工作条件不相符；忽略了器件动态平衡后的微纳秒级的瞬态温度变化，无法获取器件的瞬态温度变化特性。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种用于电子器件的高速瞬态热仿真方法及系统，不仅可有效获取电子器件的高速瞬态温度变化，且避免了动态温度平衡前的超千万次周期的运算过程，极大程度降低了仿真时间和运算成本。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明第一方面提供了一种用于电子器件的高速瞬态热仿真方法。
一种用于电子器件的高速瞬态热仿真方法，包括以下过程：
获取电子器件的参量数据；
根据获取的参量数据，计算电子器件产热量、内能增量以及散热量之间的动态弱平衡关系，进而得到电子器件工作温度与时间的函数关系；
基于得到的电子器件工作温度与时间的函数关系，通过极限求解算法得到弱平衡态时电子器件的瞬态温度曲线的波谷温度数值；
基于波谷温度数值，通过加载恒温热源的方式设置初始温度，仿真计算第一预设个数的周期后，得到初始温度场；
基于初始温度场，利用第二预设个数的脉冲应力周期的运算，得到电子器件的高速瞬态温度变化。
作为可选的一种实现方式，电子器件温度T与时间t的函数关系为：
其中，Pi为各元件的功率，Di为各元件脉冲周期占空比，Ci为各元件的定压比热容，ρi为各元件的密度，Vi为各元件的体积；T为该器件在t时刻的温度，T0为环境温度，hi为各元件与空气对流换热系数，Ai为各元件与空气对流换热面积。
作为进一步的限定，波谷温度数值为：
作为可选的一种实现方式，通过加载恒温热源的方式设置初始温度之前，构建器件物理结构模型并设置相关材料参数，所述相关材料参数包括：密度、定压比热容和热导率。
作为可选的一种实现方式，电子器件产热量、内能增量以及散热量之间的动态弱平衡关系，包括：
其中，Q产热量为器件中各元件产生的总焦耳热，U内能为器件各元件的内能变化量，H散热量为个元件与空气对流换热总量。
作为进一步的限定，
其中，Pi为各元件的功率，Di为各元件脉冲周期占空比。
作为进一步的限定，
其中，Ci为各元件的定压比热容，ρi为各元件的密度，Vi为各元件的体积，T为该器件在t时刻的温度，T0为环境温度。
作为进一步的限定，
其中，hi为各元件与空气对流换热系数，Ai为各元件与空气对流换热面积，T为该元件在t时刻的温度，T0为环境温度。
本发明第二方面提供了一种用于电子器件的高速瞬态热仿真系统。
一种用于电子器件的高速瞬态热仿真系统，包括：
数据获取模块，被配置为：获取电子器件的参量数据；
温度与时间关系获取模块，被配置为：根据获取的参量数据，计算电子器件产热量、内能增量以及散热量之间的动态弱平衡关系，进而得到电子器件工作温度与时间的函数关系；
波谷温度获取模块，被配置为：基于得到的电子器件工作温度与时间的函数关系，通过极限求解算法得到弱平衡态时电子器件的瞬态温度曲线的波谷温度数值；
初始温度场生成模块，被配置为：基于波谷温度数值，通过加载恒温热源的方式设置初始温度，仿真计算第一预设个数的周期后，得到初始温度场；
高速瞬态温度变化仿真结果生成模块，被配置为：基于初始温度场，利用第二预设个数的脉冲应力周期的运算，得到电子器件的高速瞬态温度变化。
作为可选的一种实现方式，波谷温度数值为：
其中，Pi为各元件的功率，Di为各元件脉冲周期占空比，Ci为各元件的定压比热容，ρi为各元件的密度，Vi为各元件的体积；T为该器件在t时刻的温度，T0为环境温度，hi为各元件与空气对流换热系数，Ai为各元件与空气对流换热面积。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明所述的用于电子器件的高速瞬态热仿真方法及系统，基于能量守恒定律获取电子器件工作温度与时间的函数关系；通过加载恒温热源的方式设置模型的初始温度，利用少量脉冲应力周期的运算进而获取电子器件的高速瞬态温度变化；不仅有效获取电子器件的高速瞬态温度变化，且避免了动态温度平衡前的超千万次周期的运算过程，极大程度降低了仿真时间和运算成本。
2、本发明所述的用于电子器件的高速瞬态热仿真方法及系统，将有效应用于器件瞬态工作的预先热仿真和热设计工作，具有巨大的经济效益和社会效益。
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为背景技术中提供的不考虑微秒级波动的温度变化曲线示意图。
图2为本发明实施例1提供的用于电子器件的高速瞬态热仿真方法的流程示意图。
图3为本发明实施例1提供的温度T与实践t的函数曲线示意图。
图4为本发明实施例1提供的器件仿真模型效果图。
图5为本发明实施例1提供的恒温热源模式设置示意图。
图6为本发明实施例1提供的硅元件功率脉冲周期设置示意图。
图7为本发明实施例1提供的瞬态仿真条件设置示意图。
图8为本发明实施例1提供的铜元件和硅元件监控点温度变化曲线示意图。
图9为本发明实施例1提供的58s的X方向温度云图。
图10为本发明实施例1提供的58.36s的Y方向温度云图。
图11为本发明实施例1提供的59s的Z方向温度云图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1：
本发明实施例1提供了一种用于电子器件的高速瞬态热仿真方法，如图2所示，基于能量守恒定律，计算出电子器件产热量、内能增量以及散热量之间的动态弱平衡关系，进而获取电子器件工作温度与时间的函数关系；通过极限求解算法计算出弱平衡态时电子器件的瞬态温度曲线的波谷温度数值；最后，通过加载恒温热源的方式设置模型的初始温度、利用少量脉冲应力周期的运算进而获取电子器件的高速瞬态温度变化。该技术发明不仅可有效获取电子器件的高速瞬态温度变化，且避免了动态温度平衡前的超千万次周期的运算过程，极大程度降低了仿真时间和运算成本。
具体的，包括以下过程：
S1：获得器件温度关于时间的函数
为了基于能量守恒定律得到电子器件温度与时间的函数关系，具体步骤如下：
S1.1：根据能量守恒定律可知，电子器件的总产热量将全部用于自身内能的增量和向外界的热耗散，而向外界的热耗散则主要表征为与周围空气的对流换热，热辐射能量则可忽略不计，因此可以得到：
其中，Q产热量为器件中各元件产生的总焦耳热，U内能为器件各元件的内能变化量，H散热量为个元件与空气对流换热总量。
S1.2：电子器件在时间t时刻累积产生的总产热量为：
其中，Q产热量为器件中各元件产生的总焦耳热，Pi为各元件的功率，Di为各元件脉冲周期占空比。
S1.3：电子器件在时间t时刻累积产生的内能增量为：
其中，U内能为器件各元件的内能变化量，Ci为各元件的定压比热容，ρi为各元件的密度；Vi为各元件的体积，T为该器件在t时刻的温度，T0为环境温度。
S1.4：电子器件在时间t时刻产生对流换热的总散热量为：
H散热量为个元件与空气对流换热总量，hi为各元件与空气对流换热系数，Ai为各元件与空气对流换热面积，T为该器件在t时刻的温度，T0为环境温度。
S1.5：进而可以得到，电子器件温度T与时间t的函数关系：
S2：计算器件的波谷温度值
为了计算器件的波谷温度值，用于仿真模型初始温度场的加载，具体步骤如下：
S2.1：根据极限的思想，当时间无限长时模型的温度值：
S2.2：做出T（t）的函数图像，进一步验证器件波谷温度值
S3：高速瞬态温度变化计算
为了完成器件高速瞬态温度变化计算，具体步骤如下：
S3.1：在仿真软件中构建器件物理结构模型并且设置相关材料参数（密度、定压比热容、热导率等）；
S3.2：然后，通过加载恒温热源的方式，将各元件均设置为热源并且是一种恒温的热源，恒温温度为S2.1计算的波谷温度值，仿真计算1-2个周期，从而赋予模型一个温度场；
S3.3：最后，以S3.2的温度场作为初始温度场，利用少量脉冲功率周期的运算进而获取电子器件的高速瞬态温度变化。
下面采用铜元件和硅元件组成的模型，通过本实施例所述的方法进行瞬态热仿真分析。
（1）实验器材
FloTHERM仿真软件、铜元件（100*100*10mm）、硅元件（20*20*20mm），其中硅元件是一个脉冲功率元件，脉冲周期为2s占空比为50%。铜与硅之间连接紧密切导热良好，环境温度为35℃，空气流速为0.2m/s，表1为各元件的物理参数。
表1：各元件物理参数
（2）实验步骤
（2-1）获得器件温度关于时间的函数
1）电子器件在时间t时刻累积产生的总产热量为：
2）电子器件在时间t时刻累积产生的内能增量为：
3）电子器件在时间t时刻产生对流换热的总散热量为：
4）进而可以得到，电子器件温度T与时间t的函数关系：
整理得：
（2-2）计算器件的波谷温度值
1）极限原理求器件波谷温度值
2）做出T（t）的函数图像，如图3所示。
（2-3）设置器件初始温度场
1）结合器件参数在FloTHERM中建立仿真模型，铜元件、硅元件几何中心分别设置温度监控点，如图4所示。
2）将模型各元件热模型设置为恒定温度的恒温热源模式，并且恒温热源的温度值为42.96℃，如图5所示。
3）对该模型仿真2s（几个周期）得到初始温度场。
（2-4）设置功率脉冲周期和瞬态仿真条件
1）将铜元件改为导热模式，功率值为0W，硅元件也更改为导热模式，功率值为2W；设置硅元件的功率脉冲周期，周期为2s，占空比为50%，如图6所示。
2）设置瞬态仿真时间为60s，共30个周期，每个周期迭代步数为10步，数据储存点设置为10，如图7所示。
（2-5）模型仿真求解
1）以（2-3）得到的温度场为初始温度场继续仿真，模型各监控点的温度迅速达到了稳定状态，第60s时，硅元件43.1℃，铜元件43℃，如图8所示。
2）得到模型温度场稳定后的瞬态温度云图，如图9、图10和图11所示。
实施例2：
本发明实施例2提供了一种用于电子器件的高速瞬态热仿真系统，包括：
数据获取模块，被配置为：获取电子器件的参量数据；
温度与时间关系获取模块，被配置为：根据获取的参量数据，计算电子器件产热量、内能增量以及散热量之间的动态弱平衡关系，进而得到电子器件工作温度与时间的函数关系；
波谷温度获取模块，被配置为：基于得到的电子器件工作温度与时间的函数关系，通过极限求解算法得到弱平衡态时电子器件的瞬态温度曲线的波谷温度数值；
初始温度场生成模块，被配置为：基于波谷温度数值，通过加载恒温热源的方式设置初始温度，仿真计算第一预设个数的周期后，得到初始温度场；
高速瞬态温度变化仿真结果生成模块，被配置为：基于初始温度场，利用第二预设个数的脉冲应力周期的运算，得到电子器件的高速瞬态温度变化。
所述系统的工作方法与实施例1提供的用于电子器件的高速瞬态热仿真相同，这里不再赘述。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，ROM）或随机存储记忆体（Random AccessMemory，RAM）等。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于电子器件的高速瞬态热仿真方法，其特征在于：
包括以下过程：
获取电子器件的参量数据；
根据获取的参量数据，计算电子器件产热量、内能增量以及散热量之间的动态弱平衡关系，进而得到电子器件工作温度与时间的函数关系；
基于得到的电子器件工作温度与时间的函数关系，通过极限求解算法得到弱平衡态时电子器件的瞬态温度曲线的波谷温度数值；
基于波谷温度数值，通过加载恒温热源的方式设置初始温度，仿真计算第一预设个数的周期后，得到初始温度场；
基于初始温度场，利用第二预设个数的脉冲应力周期的运算，得到电子器件的高速瞬态温度变化；
电子器件工作温度T与时间t的函数关系为：
其中，Pi为各元件的功率，Di为各元件脉冲周期占空比，Ci为各元件的定压比热容，ρi为各元件的密度，Vi为各元件的体积；T为该器件在t时刻的温度，T0为环境温度，hi为各元件与空气对流换热系数，Ai为各元件与空气对流换热面积。
2.如权利要求1所述的用于电子器件的高速瞬态热仿真方法，其特征在于：
波谷温度数值为：
3.如权利要求1所述的用于电子器件的高速瞬态热仿真方法，其特征在于：
通过加载恒温热源的方式设置初始温度之前，构建器件物理结构模型并设置相关材料参数，所述相关材料参数包括：密度、定压比热容和热导率。
4.如权利要求1所述的用于电子器件的高速瞬态热仿真方法，其特征在于：
电子器件产热量、内能增量以及散热量之间的动态弱平衡关系，包括：
Q产热量＝U内能+H散热量
其中，Q产热量为器件中各元件产生的总焦耳热，U内能为器件各元件的内能变化量，H散热量为各元件与空气对流换热总量。
5.如权利要求4所述的用于电子器件的高速瞬态热仿真方法，其特征在于：
其中，Pi为各元件的功率，Di为各元件脉冲周期占空比。
6.如权利要求4所述的用于电子器件的高速瞬态热仿真方法，其特征在于：
其中，Ci为各元件的定压比热容，ρi为各元件的密度，Vi为各元件的体积，T为该器件在t时刻的温度，T0为环境温度。
7.如权利要求4所述的用于电子器件的高速瞬态热仿真方法，其特征在于：
其中，hi为各元件与空气对流换热系数，Ai为各元件与空气对流换热面积，T为该元件在t时刻的温度，T0为环境温度。
8.一种用于电子器件的高速瞬态热仿真系统，其特征在于：
包括：
数据获取模块，被配置为：获取电子器件的参量数据；
温度与时间关系获取模块，被配置为：根据获取的参量数据，计算电子器件产热量、内能增量以及散热量之间的动态弱平衡关系，进而得到电子器件工作温度与时间的函数关系；
波谷温度获取模块，被配置为：基于得到的电子器件工作温度与时间的函数关系，通过极限求解算法得到弱平衡态时电子器件的瞬态温度曲线的波谷温度数值；
初始温度场生成模块，被配置为：基于波谷温度数值，通过加载恒温热源的方式设置初始温度，仿真计算第一预设个数的周期后，得到初始温度场；
高速瞬态温度变化仿真结果生成模块，被配置为：基于初始温度场，利用第二预设个数的脉冲应力周期的运算，得到电子器件的高速瞬态温度变化；
电子器件工作温度T与时间t的函数关系为：
其中，Pi为各元件的功率，Di为各元件脉冲周期占空比，Ci为各元件的定压比热容，ρi为各元件的密度，Vi为各元件的体积；T为该器件在t时刻的温度，T0为环境温度，hi为各元件与空气对流换热系数，Ai为各元件与空气对流换热面积。
9.如权利要求8所述的用于电子器件的高速瞬态热仿真系统，其特征在于：
波谷温度数值为：
其中，Pi为各元件的功率，Di为各元件脉冲周期占空比，Ci为各元件的定压比热容，ρi为各元件的密度，Vi为各元件的体积；T为该器件在t时刻的温度，T0为环境温度，hi为各元件与空气对流换热系数，Ai为各元件与空气对流换热面积。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210495680.3A CN114580222B (zh) | 2022-05-09 | 2022-05-09 | 用于电子器件的高速瞬态热仿真方法及系统 |
| US17/890,555 US20230359792A1 (en) | 2022-05-09 | 2022-08-18 | Method and system for high-speed transient thermal simulation of electronic device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210495680.3A CN114580222B (zh) | 2022-05-09 | 2022-05-09 | 用于电子器件的高速瞬态热仿真方法及系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114580222A CN114580222A (zh) | 2022-06-03 |
| CN114580222B true CN114580222B (zh) | 2022-07-22 |
Family
ID=81767555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210495680.3A Active CN114580222B (zh) | 2022-05-09 | 2022-05-09 | 用于电子器件的高速瞬态热仿真方法及系统 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20230359792A1 (zh) |
| CN (1) | CN114580222B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116539961B (zh) * | 2023-07-07 | 2023-08-25 | 北京智芯传感科技有限公司 | 一种基于热瞬态测试的mems换能元性能检测方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105868446A (zh) * | 2016-03-24 | 2016-08-17 | 浙江大学 | 一种高速冲压装备关键部件热态特性的跨尺度仿真方法 |
| CN106326532A (zh) * | 2016-08-12 | 2017-01-11 | 中国人民解放军海军工程大学 | Igbt传热多时间尺度模型建模方法 |
| CN109994145A (zh) * | 2019-03-20 | 2019-07-09 | 浙江大学 | 一种金属绝缘层金属结构的产热时间提取方法 |
| CN110232206A (zh) * | 2019-04-28 | 2019-09-13 | 广东工业大学 | 基于ansys的脉冲功率器件的热变形仿真分析方法 |
| CN112257303A (zh) * | 2020-09-14 | 2021-01-22 | 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 | 一种基于热仿真模型的温度稳定时间的测试方法 |
| CN112560318A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-03-26 | 南瑞联研半导体有限责任公司 | 一种不同工况下igbt器件各物理层温度监测仿真方法 |
| CN113657064A (zh) * | 2021-08-20 | 2021-11-16 | 华中科技大学 | 一种功率半导体模块多物理场联合仿真方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1264707A3 (en) * | 2001-05-14 | 2004-05-19 | Oji Paper Co., Ltd. | Thermosensitive recording material and novel color developer compounds |
| US7801502B2 (en) * | 2006-12-18 | 2010-09-21 | Aai Corporation | Method for implementing continuous radio frequency (RF) alignment in advanced electronic warfare (EW) signal stimulation systems |
| CN108363849B (zh) * | 2018-01-31 | 2020-03-24 | 电子科技大学 | 一种热阻提取方法及系统 |
-
2022
- 2022-05-09 CN CN202210495680.3A patent/CN114580222B/zh active Active
- 2022-08-18 US US17/890,555 patent/US20230359792A1/en active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105868446A (zh) * | 2016-03-24 | 2016-08-17 | 浙江大学 | 一种高速冲压装备关键部件热态特性的跨尺度仿真方法 |
| CN106326532A (zh) * | 2016-08-12 | 2017-01-11 | 中国人民解放军海军工程大学 | Igbt传热多时间尺度模型建模方法 |
| CN109994145A (zh) * | 2019-03-20 | 2019-07-09 | 浙江大学 | 一种金属绝缘层金属结构的产热时间提取方法 |
| CN110232206A (zh) * | 2019-04-28 | 2019-09-13 | 广东工业大学 | 基于ansys的脉冲功率器件的热变形仿真分析方法 |
| CN112257303A (zh) * | 2020-09-14 | 2021-01-22 | 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 | 一种基于热仿真模型的温度稳定时间的测试方法 |
| CN112560318A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-03-26 | 南瑞联研半导体有限责任公司 | 一种不同工况下igbt器件各物理层温度监测仿真方法 |
| CN113657064A (zh) * | 2021-08-20 | 2021-11-16 | 华中科技大学 | 一种功率半导体模块多物理场联合仿真方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 基于 ANSYS 的电路板组件热仿真及试验验证研究;王红涛等;《现代信息科技》;20180525;第2卷(第5期);第29-35页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114580222A (zh) | 2022-06-03 |
| US20230359792A1 (en) | 2023-11-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112084591A (zh) | 一种基于三维拓扑优化的散热器冷却通道设计方法 | |
| CN114580222B (zh) | 用于电子器件的高速瞬态热仿真方法及系统 | |
| WO2022099713A1 (zh) | 一种基于 overset 模型的低温碳化炉丝束加热过程三维模拟方法 | |
| CN112528572B (zh) | 一种基于overset模型的低温碳化炉丝束加热过程三维模拟方法 | |
| CN112446177A (zh) | 一种高温碳化炉外部保温材料隔热性能的模拟方法 | |
| CN105138036B (zh) | 一种集成电路的温度控制方法及装置 | |
| Lan et al. | Shape design for heat conduction problems using curvilinear grid generation, conjugate gradient, and redistribution methods | |
| Khalid et al. | Thermal control strategies for reliable and energy-efficient data centers | |
| CN108959793B (zh) | 一种伞齿轮双频分段循环感应加热数值模拟方法 | |
| CN114647967A (zh) | 一种超高效均温板设计方法 | |
| CN117172033B (zh) | 一种基于反距离加权均值预测热阻的翅片散热器优化方法 | |
| CN104950261A (zh) | 电池的硬件在环仿真测试方法及系统 | |
| CN102930096B (zh) | 一种获取电力电子器件瞬态温度的方法和装置 | |
| CN116679212A (zh) | 一种电池快充的仿真方法、系统、设备及介质 | |
| CN115906467A (zh) | 基于换电站的数据处理方法、装置、电子设备及存储介质 | |
| CN103900735B (zh) | 一种获取温度响应曲线的方法、装置及控制系统 | |
| CN113343598A (zh) | 一种基于解耦模式的自然对流换热场景快速仿真系统 | |
| CN112182905B (zh) | 一种用于综合能源系统的供热管网仿真方法和装置 | |
| CN114117877A (zh) | 一种基于等几何粒子描述的拓扑优化方法 | |
| CN112270109A (zh) | 一种高温碳化炉中石墨棒加热性能的模拟方法 | |
| CN109977494A (zh) | 企业能源运行效率的分析方法与装置 | |
| CN115310336B (zh) | 一种基于igbt高温特性的有限元建模方法及系统 | |
| CN116227060A (zh) | 一种基于正交试验的管壳式换热器结构优化分析方法 | |
| CN117634010A (zh) | 一种航天器控温分区多级仿真方法及装置 | |
| Booplan et al. | Electronic component heat distribution optimization using MATLAB |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |