RU2573262C2 - Method for thermal analysis of portable electronic devices based on measurements - Google Patents

Method for thermal analysis of portable electronic devices based on measurements Download PDF

Info

Publication number
RU2573262C2
RU2573262C2 RU2014118927/08A RU2014118927A RU2573262C2 RU 2573262 C2 RU2573262 C2 RU 2573262C2 RU 2014118927/08 A RU2014118927/08 A RU 2014118927/08A RU 2014118927 A RU2014118927 A RU 2014118927A RU 2573262 C2 RU2573262 C2 RU 2573262C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
circuit board
electronic device
printed circuit
computing unit
readable medium
Prior art date
Application number
RU2014118927/08A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014118927A (en
Inventor
Артем Юрьевич Никишов
Игорь Сергеевич Гераськин
Вадим Владиславович Воробьев
Сун Джай КВОН
Original Assignee
Самсунг Электроникс Ко., Лтд.
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Самсунг Электроникс Ко., Лтд. filed Critical Самсунг Электроникс Ко., Лтд.
Priority to RU2014118927/08A priority Critical patent/RU2573262C2/en
Publication of RU2014118927A publication Critical patent/RU2014118927A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2573262C2 publication Critical patent/RU2573262C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: method of determining temperature distribution in an electronic device includes steps of: starting up, in operating mode, a printed-circuit board having electronic components of an electronic device; obtaining, using a infrared detector, the thermal image of said printed-circuit board; processing, using a computing unit, the topology of the printed-circuit board with electronic components of the electronic device to obtain values of the effective thermal conductivity of the printed-circuit board; determining, using the computing unit, the thermal power of the electronic components placed on the printed-circuit board of the electronic device, based on the obtained thermal image and the effective thermal conductivity of the printed-circuit board of the electronic device; determining, using the computing unit, temperature distribution on all parts of the electronic device.
EFFECT: high accuracy of determining temperature distribution on all parts of a portable electronic device.
27 cl, 5 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF THE INVENTION

Изобретение связано с компьютерным анализом и проектированием и, более конкретно, связано со способами теплового анализа портативных электронных устройств.The invention relates to computer analysis and design and, more specifically, relates to methods of thermal analysis of portable electronic devices.

Способ позволяет проводить тепловой анализ портативных электронных устройств, таких как мобильный телефон, смартфон, планшетный компьютер, портативные аудио- и видеопроигрыватели/плееры, электронные книги, портативные игровые приставки и подобное.The method allows thermal analysis of portable electronic devices such as a mobile phone, smartphone, tablet computer, portable audio and video players / players, e-books, handheld game consoles and the like.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

Прогресс технологий в электронной промышленности приводит к появлению на потребительском рынке новых функциональных портативных устройств, которые помогают своему пользователю в повседневной жизни. Например, осуществлять быстрый поиск необходимой информации - интернет серфинг, использовать различные интернет сервисы, принимать и отправлять электронные письма, текстовые сообщения, осуществлять звонки, обмениваться фотографиями, аудио- и видеофайлами, читать электронные книги и т.д. Однако, с точки зрения нового портативного устройства, прогресс технологий приводит к экспоненциальному росту выделяемой удельной мощности в современных интегральных схемах, процессорах и дискретных компонентах (резисторах, индуктивностях, конденсаторах). Эти передовые технологии, в сочетании с требованиями миниатюризации, приводят к необходимости использовать при разработке электронных устройств и систем новые способы и подходы оценки теплового состояния электронных компонент. Тепловой анализ и связанный с ним тепловой менеджмент очень важны, так как они повышают надежность электронных устройств и увеличивают их производительность путем удаления тепла, выделяемого внутри устройства. Наиболее остро тепловые задачи стоят перед разработчиками новых портативных электронных устройств, поскольку с одной стороны, очень короткое время между выходом нового устройства на потребительский рынок, с другой стороны, постоянно растущие требования к функциональности и надежности новых портативных устройств. Advances in technology in the electronics industry are bringing new functional portable devices to the consumer market that help their users in everyday life. For example, carry out a quick search for the necessary information - Internet surfing, use various Internet services, receive and send emails, text messages, make calls, share photos, audio and video files, read electronic books, etc. However, from the point of view of the new portable device, technological progress leads to an exponential increase in the released specific power in modern integrated circuits, processors and discrete components (resistors, inductances, capacitors). These advanced technologies, combined with the requirements of miniaturization, lead to the need to use new methods and approaches for assessing the thermal state of electronic components in the development of electronic devices and systems. Thermal analysis and the associated thermal management are very important, as they increase the reliability of electronic devices and increase their productivity by removing the heat generated inside the device. The most acute thermal problems are facing developers of new portable electronic devices, since on the one hand there is a very short time between the release of a new device on the consumer market, and on the other hand, the ever-growing demands on the functionality and reliability of new portable devices.

Известен способ определения тепловой мощности и тепловых моделей чипов при помощи системы тепловизионного измерения в режиме реального времени, раскрытый в работе авторов F. J. Mesa-martínez, J. Nayfach-battilana, J. Renau, “Power Model Validation Through Thermal Measurements”, ISCA' 07, 9-13 июня 2007, США. Способ позволяет находить тепловую мощность и тепловые характеристики современных чипов, выделяющих большое количество тепла, например, таких процессоров, как AMD Athlon. Для определения температуры процессора используется тепловизор с высоким пространственным разрешением и высокой частотой обновления кадров. Полученные термограммы обрабатываются с целью снижения ошибок измерения, затем строится подробная тепловая модель процессора, для чего в модель включают дополнительные характеристики корпуса. Для получения детальной разбивки мощности процессора, состоящего из динамической мощности и мощности утечек, запускается серия тестов с несколькими уровнями активности процессора. Для получения детальной тепловой карты процессора проводится инверсное преобразование измеренной температуры процессора в мощность при помощи генетического алгоритма. Полученные результаты сравниваются с результатами моделирования.A known method for determining thermal power and thermal models of chips using a real-time thermal imaging measurement system is disclosed by FJ Mesa-martínez, J. Nayfach-battilana, J. Renau, “Power Model Validation Through Thermal Measurements”, ISCA '07 June 9-13, 2007, USA. The method allows to find the thermal power and thermal characteristics of modern chips that produce a large amount of heat, for example, processors such as AMD Athlon. To determine the temperature of the processor, a thermal imager with a high spatial resolution and a high refresh rate is used. The obtained thermograms are processed in order to reduce measurement errors, then a detailed thermal model of the processor is built, for which additional characteristics of the case are included in the model. To obtain a detailed breakdown of the processor power, consisting of dynamic power and leakage power, a series of tests is launched with several levels of processor activity. To obtain a detailed heat map of the processor, an inverse conversion of the measured temperature of the processor to power is carried out using a genetic algorithm. The results are compared with the simulation results.

Достоинством способа является то, что он позволяет находить тепловую мощность процессора на уровне блоков, из которых он состоит, выявлять локальный перегрев тех или иных частей процессора во время его работы в реальном режиме времени.The advantage of this method is that it allows you to find the thermal power of the processor at the level of the blocks of which it consists, to identify local overheating of certain parts of the processor during its operation in real time.

Недостатком способа является то, что способ имеет ценность только для тех инженеров, которые занимаются разработкой новых процессоров на уровне кристалла, поскольку способ позволяет получать детальные данные о тепловой мощности только процессоров. Поскольку процессор в данном способе является главным, то остальные части - печатная плата и размещенные на ней электронные компоненты - для разработчика не представляют интереса.The disadvantage of this method is that the method is valuable only to those engineers who are developing new processors at the crystal level, since the method allows to obtain detailed data on the thermal power of only processors. Since the processor in this method is the main one, the remaining parts — the printed circuit board and the electronic components placed on it — are not of interest to the developer.

Известен способ, который позволяет получать тепловую мощность микросхем с помощью цифровой обработки и восстановления ее температурного поля, раскрытый в работе авторов Xi Wang, S. Farsiu, P. Milanfar, “Power Trace: An Efficient Method for Extracting the Power Dissipation Profile in an IC Chip from Its Temperature Map” Components and Packaging Technologies, IEEE Transactions on., том 32, выпуск 2, 2009, с. 309-316.A known method that allows to obtain the thermal power of microcircuits using digital processing and restoration of its temperature field, disclosed in the authors Xi Wang, S. Farsiu, P. Milanfar, “Power Trace: An Efficient Method for Extracting the Power Dissipation Profile in an IC Chip from Its Temperature Map ”Components and Packaging Technologies, IEEE Transactions on., Volume 32, Issue 2, 2009, p. 309-316.

Способ состоит из двух частей: поиска функции распределения горячих точек и функции масштабирования, второе - преобразования и представления температурного поля в виде тепловой карты.The method consists of two parts: the search for the distribution function of hot spots and the scaling function, the second is the conversion and presentation of the temperature field in the form of a heat map.

Достоинством известного способа является то, что он позволяет получать карту тепловой мощности типичных коммерческих микросхем без использования дорогого лабораторного оборудования, также позволяет с хорошей точностью выявлять локальный перегрев составных частей микросхемы. The advantage of this method is that it allows you to get a map of the thermal power of typical commercial microcircuits without the use of expensive laboratory equipment, also allows you to accurately detect local overheating of the components of the microcircuit.

Недостатком способа является то, что данный способ предназначен для инженеров, занимающихся разработкой коммерческих микросхем на уровне кристалла, поскольку предметом изучения является тепловое поведение составных частей кристалла любой коммерческой микросхемы. The disadvantage of this method is that this method is intended for engineers involved in the development of commercial microcircuits at the crystal level, since the subject of study is the thermal behavior of the components of the crystal of any commercial microcircuit.

В известном способе, взятом за прототип, реализован способ, позволяющий получать температуру в реальном режиме времени и карту мощностей полностью работающего электронного устройства, способ раскрыт патенте US 7167806 B2 (автор Hamann, и др.) “Method and System for Measuring Temperature and Power Distribution of a Device”. Под электронным устройством понимается любая коммерческая микросхема, процессор и другие подобные устройства. Для определения распределения температуры используется инфракрасный детектор. Для того чтобы определить распределения мощности на кристалле, измеряются отдельные поля температур для каждого источника тепла заданной мощности и размера (в способе реализовано сканирование сфокусированным лазерным лучом) при тех же условиях охлаждения. Затем измеренное распределение температуры кристалла представляется как суперпозиция полей температур этих отдельных источников тепла, и соответствующее распределение мощности вычисляется при помощи набора линейных уравнений. In the known method, taken as a prototype, a method is implemented that allows to obtain the temperature in real time and the power map of a fully working electronic device, the method is disclosed in US patent 7167806 B2 (author Hamann, etc.) “Method and System for Measuring Temperature and Power Distribution of a Device ”. An electronic device is understood to mean any commercial microcircuit, processor, and other similar devices. An infrared detector is used to determine the temperature distribution. In order to determine the power distribution on the chip, individual temperature fields are measured for each heat source of a given power and size (the method implements scanning with a focused laser beam) under the same cooling conditions. Then, the measured crystal temperature distribution is represented as a superposition of the temperature fields of these individual heat sources, and the corresponding power distribution is calculated using a set of linear equations.

Достоинством данного способа является то, что способ позволяет получать распределение тепловой мощности в реальном режиме времени в пределах кристалла микросхемы, процессора и т.п. The advantage of this method is that the method allows to obtain the distribution of thermal power in real time within the chip, processor, etc.

Недостатками данного способа является то, что, во-первых, для реализации способа необходимо дополнительное дорогостоящее оборудование - лазер с необходимой плотностью мощности луча, во-вторых, способ позволяет измерять температуру и мощность только отдельных микросхем, процессоров и т.п. без учета топологии печатной платы и дискретных компонент.The disadvantages of this method is that, firstly, to implement the method, additional expensive equipment is needed - a laser with the necessary beam power density, and secondly, the method allows you to measure the temperature and power of only individual microcircuits, processors, etc. excluding printed circuit board topology and discrete components.

Техническим результатом является повышение точности определения распределения температуры на всех частях портативного электронного устройства, работающего в рабочем режиме, сокращение сроков проектирования и выпуска новых портативных электронных устройств на потребительский рынок.The technical result is to increase the accuracy of determining the temperature distribution on all parts of a portable electronic device operating in the operating mode, reducing the time needed to design and launch new portable electronic devices on the consumer market.

Предложенное изобретение также позволяет моделировать изменение распределения температуры в устройстве. Моделирование распределения температуры осуществляется путем изменения в численном расчете свойств материалов. Поскольку найденная тепловая мощность не изменяется, также остается неизменной топология печатной платы. Меняя свойства материалов, из которых сделаны части портативного электронного устройства, можно смоделировать, какая температура будет на той или иной части портативного устройства.The proposed invention also allows you to simulate a change in the temperature distribution in the device. Modeling of the temperature distribution is carried out by changing the numerical calculation of the properties of materials. Since the found thermal power does not change, the topology of the printed circuit board also remains unchanged. By changing the properties of the materials that make up the parts of a portable electronic device, you can simulate what temperature will be on one or another part of the portable device.

Задачей изобретения является определение распределения температуры на всех частях портативного электронного устройства от тех тепловых мощностей, которые выделяются на электронных компонентах, расположенных на печатной плате, в зависимости от рабочего режима портативного электронного устройства. The objective of the invention is to determine the temperature distribution on all parts of a portable electronic device from those thermal capacities that are released on the electronic components located on the printed circuit board, depending on the operating mode of the portable electronic device.

Под частью электронного портативного устройства понимается каждая деталь устройства, из которых оно состоит. Например, частями мобильного телефона являются: задняя съемная крышка, аккумулятор, жидкокристаллический экран, крышка, под которой размещена печатная плата с компонентами, корпус крышки, в которой расположена печатная плата с электронными компонентами и т.д. Многослойная печатная плата также является частью (деталью) портативного электронного устройства.A part of an electronic portable device is understood to be every detail of the device of which it consists. For example, the parts of a mobile phone are: a back removable cover, a battery, a liquid crystal screen, a cover under which a printed circuit board with components is located, a cover case in which a printed circuit board with electronic components is located, etc. A multilayer printed circuit board is also part of a portable electronic device.

В свою очередь основная задача состоит из двух подзадач - первая: определение тепловой мощности, которая выделяется на электронных компонентах, расположенных, по меньшей мере, на одной печатной плате и работающих в рабочем режиме, и вторая: с учетом полученной тепловой мощности определение распределения температур на всех частях портативного электронного устройства. In turn, the main task consists of two sub-tasks - the first: determination of thermal power, which is released on electronic components located on at least one printed circuit board and operating in the operating mode, and the second: taking into account the received thermal power, determination of the temperature distribution on all parts of a portable electronic device.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

В одном аспекте раскрывается способ определения распределения температуры в электронном устройстве, включающий в себя этапы, на которых: запускают в рабочем режиме печатную плату с расположенными на ней электронными компонентами электронного устройства; получают, при помощи инфракрасного детектора, термограммы упомянутой печатной платы; обрабатывают, при помощи вычислительного блока, топологию печатной платы с электронными компонентами электронного устройства для получения значений об эффективной теплопроводности печатной платы; определяют, при помощи вычислительного блока, тепловую мощность электронных компонент, расположенных на печатной плате электронного устройства, на основе полученной термограммы и эффективной теплопроводности печатной платы электронного устройства; задают теплофизические свойства материалов, используемых в электронном устройстве; определяют, при помощи вычислительного блока, распределение температуры на всех частях электронного устройства на основе определенной тепловой мощности электронных компонент и заданных теплофизических свойств материалов.In one aspect, a method for determining a temperature distribution in an electronic device is disclosed, comprising the steps of: starting up an printed circuit board in operation with the electronic components of the electronic device located thereon; receive, using an infrared detector, thermograms of said printed circuit board; process, using a computing unit, the topology of the printed circuit board with electronic components of the electronic device to obtain values about the effective thermal conductivity of the printed circuit board; determine, using a computing unit, the thermal power of electronic components located on the printed circuit board of the electronic device, based on the obtained thermogram and the effective thermal conductivity of the printed circuit board of the electronic device; set the thermophysical properties of the materials used in the electronic device; determine, using a computing unit, the temperature distribution on all parts of the electronic device based on the determined thermal power of the electronic components and the given thermophysical properties of the materials.

В дополнительных аспектах раскрывается, что запуск печатной платы с расположенными на ней электронными компонентами электронного устройства представляет собой подачу разности потенциалов на входные клеммы печатной платы от источника постоянного тока; рабочий режим печатной платы с расположенными на ней электронными компонентами электронного устройства представляет собой такой режим, в котором в работу вводится только часть электронных компонент; инфракрасный детектор представляет собой тепловизор; термограмма представляет собой тепловой снимок, по меньшей мере, одной нагретой микросхемы; топология печатной платы представляет собой рисунок соединительных проводов, расположенных на соответствующем слое печатной платы; вычислительный блок выполнен с возможностью обработки термограмм, используя последовательность команд на языке программирования Python; вычислительный блок выполнен с возможностью работы под управлением программы инженерного анализа COMSOL®; вычислительный блок выполнен с возможностью численно решать физические задачи, представленные в виде систем(ы) дифференциальных уравнений; вычислительный блок выполнен с возможностью численно решать по меньшей мере одну систему дифференциальных уравнений при помощи метода конечных элементов; вычислительный блок выполнен с возможностью численного решения обратной (инверсной) задачи теплообмена; для решения инверсной задачи теплообмена используется метод градиентного спуска; дополнительно строят посредством вычислительного блока трехмерную модель электронного устройства, и при необходимости восстанавливают целостность геометрии трехмерных моделей, составных частей электронного устройства.In additional aspects, it is disclosed that starting a printed circuit board with electronic components of an electronic device disposed thereon comprises supplying a potential difference to the input terminals of the printed circuit board from a direct current source; the operating mode of the printed circuit board with the electronic components of the electronic device located on it is a mode in which only a part of the electronic components is put into operation; infrared detector is a thermal imager; a thermogram is a thermal image of at least one heated microcircuit; printed circuit board topology is a drawing of connecting wires located on the corresponding layer of the printed circuit board; the computing unit is configured to process thermograms using a sequence of commands in the Python programming language; the computing unit is configured to operate under the control of the engineering analysis program COMSOL®; the computing unit is configured to numerically solve physical problems represented as systems (s) of differential equations; the computing unit is configured to numerically solve at least one system of differential equations using the finite element method; the computing unit is configured to numerically solve the inverse (inverse) heat transfer problem; to solve the inverse heat transfer problem, the gradient descent method is used; in addition, a three-dimensional model of an electronic device is built by means of a computing unit, and, if necessary, the integrity of the geometry of three-dimensional models and components of the electronic device is restored.

В другом аспекте раскрывается, что машиночитаемый носитель, содержащий исполняемые компьютером команды, которые предписывают компьютеру, содержащему вычислительный блок, осуществлять способ определения распределения температуры в электронном устройстве, включающий в себя этапы, на которых: запускают в рабочем режиме печатную плату с расположенными на ней электронными компонентами электронного устройства; получают, при помощи инфракрасного детектора, термограммы упомянутой печатной платы; обрабатывают, при помощи вычислительного блока, топологию печатной платы с электронными компонентами электронного устройства для получения значений об эффективной теплопроводности печатной платы; определяют, при помощи вычислительного блока, тепловую мощность электронных компонент, расположенных на печатной плате электронного устройства, на основе полученной термограммы и эффективной теплопроводности печатной платы электронного устройства; задают теплофизические свойства материалов, используемых в электронном устройстве; определяют, при помощи вычислительного блока, распределение температуры на всех частях электронного устройства на основе определенной тепловой мощности электронных компонент и заданных теплофизических свойств материалов.In another aspect, it is disclosed that a computer-readable medium comprising computer-executable instructions that direct a computer containing a computing unit to implement a method for determining a temperature distribution in an electronic device, comprising the steps of: starting up an operating circuit board with electronic circuits located thereon electronic device components; receive, using an infrared detector, thermograms of said printed circuit board; process, using a computing unit, the topology of the printed circuit board with electronic components of the electronic device to obtain values about the effective thermal conductivity of the printed circuit board; determine, using a computing unit, the thermal power of electronic components located on the printed circuit board of the electronic device, based on the obtained thermogram and the effective thermal conductivity of the printed circuit board of the electronic device; set the thermophysical properties of the materials used in the electronic device; determine, using a computing unit, the temperature distribution on all parts of the electronic device based on the determined thermal power of the electronic components and the given thermophysical properties of the materials.

В дополнительных аспектах раскрывается, что обрабатывают полученные термограммы путем преобразования массива пикселей термограммы в цветовую гамму, состоящую из трех цветов: красный, зеленый, синий; полученная цветовая гамма термограммы преобразуется в данные о температуре посредством анализа цветовой шкалы термограммы; массив пикселей термограммы преобразуется в данные о температуре; полученные данные о температуре представляются в виде файла, пригодного для загрузки в программу COMSOL® для проведения численной оптимизации; печатная плата содержит по меньшей мере один слой печатной платы, и каждый слой печатной платы представляется в виде набора пикселей с соответствующей черно-белой цветовой маркировкой; черный цвет соответствует заполнению медью, белый - диэлектриком; эффективная теплопроводность печатной платы представляет собой массив данных, полученных путем усреднения теплопроводности для каждого пикселя на каждом слое печатной платы, с учетом их последовательного и параллельного соединения; осуществляют послойное усреднение теплопроводности путем объединения пикселей в группы; массив данных с эффективной теплопроводностью представляется в виде файла, пригодного для загрузки в программу COMSOL® для проведения численной оптимизации; информация о вычисляемой трехмерной модели объекта хранится в файле в виде списка треугольных граней, которые описывают его поверхность, и их нормалей; на вычисляемой трехмерной модели осуществляется тесселяция; лишняя часть геометрии, полученная в результате тесселяции, удаляется; трехмерную модель свободного пространства электронного устройства получают посредством вычислительного блока, причем получение трехмерной модели свободного пространства электронного устройства осуществляется путем выполнения булевой операции вычитания объема исходной восстановленной и тесселированной геометрии; дополнительно строят, посредством вычислительного блока, трехмерную модель электронного устройства и при необходимости восстанавливают целостность геометрии трехмерных моделей, составных частей электронного устройства.In additional aspects, it is disclosed that the obtained thermograms are processed by converting the array of pixels of the thermogram into a color gamut consisting of three colors: red, green, blue; the resulting color gamut of the thermogram is converted into temperature data by analyzing the color scale of the thermogram; an array of thermogram pixels is converted to temperature data; the obtained temperature data are presented in the form of a file suitable for loading into the COMSOL® program for numerical optimization; the printed circuit board contains at least one layer of the printed circuit board, and each layer of the printed circuit board is represented as a set of pixels with the corresponding black and white color marking; black color corresponds to filling with copper, white - dielectric; effective thermal conductivity of the printed circuit board is an array of data obtained by averaging the thermal conductivity for each pixel on each layer of the printed circuit board, taking into account their serial and parallel connection; carry out layer-by-layer averaging of thermal conductivity by combining pixels into groups; an array of data with effective thermal conductivity is presented in the form of a file suitable for loading into the COMSOL® program for numerical optimization; information about the calculated three-dimensional model of the object is stored in a file in the form of a list of triangular faces that describe its surface, and their normals; tessellation is performed on the calculated three-dimensional model; the excess part of the geometry obtained as a result of tessellation is removed; a three-dimensional model of the free space of an electronic device is obtained by means of a computing unit, and a three-dimensional model of the free space of an electronic device is obtained by performing a Boolean operation of subtracting the volume of the original restored and tessellated geometry; additionally build, using the computing unit, a three-dimensional model of an electronic device and, if necessary, restore the integrity of the geometry of three-dimensional models, components of an electronic device.

Задача изобретения решается тем, что сначала экспериментальным путем определяется распределение температуры на печатной плате с расположенными на ней электронными компонентами портативного электронного устройства при помощи инфракрасного детектора - тепловизора. Затем, с помощью специально разработанной программы, проводится обработка полученных термограмм. Обработанные данные представляют собой значения температур в каждой точке печатной платы с электронными компонентами устройства и используются для определения рассеиваемой мощности наиболее нагретых компонент численными методами в коммерческой программе инженерного анализа COMSOL®. Чтобы учесть влияние топологии печатной платы на тепловые процессы в устройстве, также с помощью разработанной программы, определяются значения эффективной теплопроводности. Данные об эффективной теплопроводности печатной платы представляются в форме, позволяющей осуществить их загрузку в программу COMSOL®. Затем, на основе имеющихся данных о свойствах материалов, с учетом начальных и граничных условий, обработанных данных о температуре и эффективной теплопроводности печатной платы портативного устройства, осуществляется численный оптимизационный расчет значений выделяемой тепловой мощности - поиск источников объемного тепловыделения. Источниками объемного тепловыделения портативного электронного устройства будут являться те микросхемы, процессоры и дискретные компоненты, на которых в процессе работы портативного устройства в зависимости от рабочего режима будет выделяться тепловая мощность. Для нахождения этих значений в пакете программ инженерного анализа COMSOL® используется один из математических алгоритмов решения оптимизационных задач математического программирования (SNOPT - sparse nonlinear optimization algorithm), который использует технику метода градиентного спуска.The objective of the invention is solved in that the temperature distribution on a printed circuit board with the electronic components of a portable electronic device located on it is determined experimentally using an infrared detector - a thermal imager. Then, using a specially designed program, the processing of the obtained thermograms is carried out. The processed data represent the temperature values at each point of the printed circuit board with the electronic components of the device and are used to determine the dissipated power of the most heated components by numerical methods in the commercial COMSOL® engineering analysis program. To take into account the influence of the printed circuit board topology on the thermal processes in the device, also using the developed program, the values of effective thermal conductivity are determined. Data on the effective thermal conductivity of the printed circuit board is presented in a form that allows them to be loaded into the COMSOL® program. Then, based on the available data on the properties of the materials, taking into account the initial and boundary conditions, the processed data on the temperature and the effective thermal conductivity of the printed circuit board of the portable device, a numerical optimization calculation of the values of the released heat power is carried out - the search for sources of volumetric heat release. The sources of volumetric heat emission of a portable electronic device will be those microcircuits, processors, and discrete components on which thermal power will be released during the operation of the portable device, depending on the operating mode. To find these values in the COMSOL® engineering analysis software package, one of the mathematical algorithms for solving optimization problems of mathematical programming (SNOPT - sparse nonlinear optimization algorithm) is used, which uses the gradient descent technique.

После того как значения тепловых мощностей найдены, в программе COMSOL® проводится численный расчет системы дифференциальных уравнений, описывающих тепловые процессы в портативном электронном устройстве в рабочем режиме. Найденное решение представляет собой распределение температуры на всех частях портативного электронного устройства. After the thermal powers are found, the COMSOL® program numerically calculates a system of differential equations describing thermal processes in a portable electronic device in the operating mode. The solution found is the temperature distribution on all parts of a portable electronic device.

В основу способа положен численный расчет системы дифференциальных уравнений тепломассообмена способом конечных элементов в коммерческом пакете программ инженерного анализа COMSOL® с использованием экспериментальных данных, обработанных в специально разработанной для этого программе.The method is based on the numerical calculation of the system of differential equations of heat and mass transfer by the finite element method in the commercial package of engineering analysis programs COMSOL® using experimental data processed in a specially designed program for this.

Экспериментальными данными являются данные, полученные в результате тепловизионной съемки печатной платы с расположенными на ней электронными компонентами (микросхемы, дискретные компоненты) портативного электронного устройства. The experimental data are data obtained as a result of thermal imaging of a printed circuit board with electronic components located on it (microcircuits, discrete components) of a portable electronic device.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Изобретение может быть лучше понято из следующих чертежей:The invention can be better understood from the following drawings:

Фиг. 1A изображает общий вид портативного электронного устройства с размещенной внутри печатной платой, на которой расположены электронные компоненты, в соответствии с настоящим изобретением;FIG. 1A is a perspective view of a portable electronic device with an internal printed circuit board on which electronic components are located, in accordance with the present invention;

Фиг. 1В изображает разрез портативного электронного устройства с размещенной внутри печатной платой, на которой расположены электронные компоненты, где электронные компоненты выделяют тепловую мощность в процессе работы портативного электронного устройства в рабочем режиме, в соответствии с настоящим изобретением;FIG. 1B is a sectional view of a portable electronic device with an internal printed circuit board on which electronic components are located, where the electronic components generate heat during operation of the portable electronic device in operating mode, in accordance with the present invention;

Фиг. 2 изображает систему измерения температуры на печатной плате портативного электронного устройства от электронных компонент, расположенных на печатной плате и работающих в рабочем режиме, в соответствии с настоящим изобретением;FIG. 2 depicts a temperature measurement system on a printed circuit board of a portable electronic device from electronic components located on a printed circuit board and operating in accordance with the present invention;

Фиг. 3 изображает принцип работы и составные части программного обеспечения, позволяющего проводить обработку полученных термограмм печатной платы портативного электронного устройства, получать значения теплопроводности печатной платы портативного электронного устройства, восстанавливать геометрию трехмерных моделей, составных частей портативного электронного устройства и получать трехмерную модель свободного пространства портативного электронного устройства, не занятого электронными, механическими и прочими частями портативного электронного устройства, в соответствии с настоящим изобретением;FIG. 3 depicts the principle of operation and components of software that allows processing the obtained thermograms of a printed circuit board of a portable electronic device, obtains the thermal conductivity of the printed circuit board of a portable electronic device, restores the geometry of three-dimensional models, components of a portable electronic device and obtains a three-dimensional model of the free space of a portable electronic device, not occupied by electronic, mechanical and other parts of a portable an electronic device in accordance with the present invention;

Фиг. 4 изображает блок-схему способа в соответствии с настоящим изобретением.FIG. 4 is a flowchart of a method in accordance with the present invention.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

На Фиг. 1А показано портативное электронное устройство 100 c расположенной внутри, по меньшей мере, одной печатной платой 102 с электронными компонентами 104, в соответствии с настоящим изобретением. Под портативным электронным устройством подразумевается беспроводное устройство небольших размеров, удобное для ношения при себе, для переноски с одного места на другое, имеющее, по меньшей мере, один химический источник тока, использующееся для приема, записи, хранения и переноса информации и отличающееся от других электронных устройств такими свойствами, как легкость, компактность и мобильность. К таким устройствам относятся мобильные телефоны, планшетные компьютеры, смартфоны, электронные книги, портативные игровые приставки и подобное. In FIG. 1A shows a portable electronic device 100 with an inside of at least one printed circuit board 102 with electronic components 104, in accordance with the present invention. By a portable electronic device is meant a small-sized wireless device that is convenient to carry with you, for carrying from one place to another, having at least one chemical current source used to receive, record, store and transfer information and different from other electronic devices with features such as lightness, compactness and mobility. Such devices include mobile phones, tablets, smartphones, e-books, portable game consoles and the like.

Фиг. 1B показывает разрез портативного электронного устройства 100 с расположенной внутри него печатной платой 102, на которой размещены электронные компоненты 104, работающие в рабочем режиме. Под рабочим режимом портативного электронного устройства 100 подразумевается такой режим, в котором, по меньшей мере, часть электронных компонент 104 в процессе работы выделяет тепловую мощность. Примером рабочего режима может служить воспроизведение аудио- или видеофайлов в мобильном телефоне. В процессе воспроизведения файла на тех электронных компонентах устройства, которые задействованы в преобразовании данных в звук и/или изображение, выделяется тепло. Стрелками на Фиг. 1B показаны пути распространения тепла от нагретых электронных компонент 104 портативного электронного устройства 100.FIG. 1B shows a section through a portable electronic device 100 with a printed circuit board 102 located inside it, on which electronic components 104 operating in an operating mode are located. By the operating mode of the portable electronic device 100 is meant such a mode in which at least part of the electronic components 104 during operation emits thermal power. An example of the operating mode is the playback of audio or video files on a mobile phone. In the process of playing a file on those electronic components of the device that are involved in converting data into sound and / or image, heat is generated. The arrows in FIG. 1B shows heat distribution paths from heated electronic components 104 of portable electronic device 100.

На Фиг. 2 показана система, позволяющая получать термограммы печатной платы 200 с расположенными на ней электронными компонентами 202 при помощи инфракрасного детектора 204. В процессе работы печатной платы 200 с электронными компонентами 202 в рабочем режиме, на электронных компонентах 202 выделяется тепло, которое регистрируется инфракрасным детектором 204. Термограммы представляют собой данные о распределении температуры на печатной плате 200 от тех электронных компонент 202, которые нагревались в процессе их работы. После фиксации температуры путем фотографирования, полученные термограммы хранятся на сменном носителе информации инфракрасного детектора 204. В стандартную комплектацию инфракрасного детектора входит гибкий кабель 212 данных, позволяющий передавать полученные термограммы на жесткие и сменные носители информации персонального компьютера 206, 208, 210.In FIG. 2 shows a system that allows thermograms of a printed circuit board 200 with electronic components 202 located on it using an infrared detector 204. During operation of the printed circuit board 200 with electronic components 202 in operating mode, heat is generated on the electronic components 202, which is detected by the infrared detector 204. Thermograms are data on the temperature distribution on the printed circuit board 200 from those electronic components 202 that were heated during their operation. After fixing the temperature by photographing, the obtained thermograms are stored on a removable storage medium of the infrared detector 204. A standard data set of the infrared detector includes a flexible data cable 212, which allows transmitting the obtained thermograms to hard and removable storage media of a personal computer 206, 208, 210.

На Фиг.3 показан принцип работы программы 300 цифровой обработки данных, написанной на языке программирования Python. Программа 300 представляет собой набор специальных компьютерных команд, которые выполняются по определенному алгоритму. Программа 300 ассоциирована с блоком 302 обработки термограмм печатной платы с расположенными на ней электронными компонентами портативного электронного устройства, блоком 304 обработки топологии печатной платы с целью получения значений об эффективной теплопроводности печатной платы, блоком 306 восстановления целостности геометрии трехмерных моделей составных частей портативного электронного устройства, блоком 308 получения трехмерной модели свободного пространства портативного электронного устройства, не занятого электронными, механическими и прочими частями портативного электронного устройства.Figure 3 shows the principle of operation of a digital data processing program 300 written in the Python programming language. Program 300 is a set of special computer instructions that are executed according to a specific algorithm. Program 300 is associated with a PCB thermogram processing unit 302 with electronic components of a portable electronic device located on it, a PCB topology processing unit 304 to obtain values of the effective thermal conductivity of the PCB, a unit 306 for restoring the integrity of the geometry of three-dimensional models of components of a portable electronic device, a unit 308 obtaining a three-dimensional model of the free space of a portable electronic device not occupied by electronic fur matic and other portions of the portable electronic device.

Под целостностью геометрии понимается отсутствие геометрических ошибок построения в трехмерной модели портативного электронного устройства. Примеры геометрических ошибок построения в трехмерной модели: отсутствие замкнутости контуров, образующих единую поверхность, или наличие короблений/изломов поверхностей.The integrity of geometry means the absence of geometric construction errors in a three-dimensional model of a portable electronic device. Examples of geometric construction errors in a three-dimensional model: the lack of closure of the contours forming a single surface, or the presence of warping / kinks of surfaces.

Трехмерная модель портативного электронного устройства представляет собой точную цифровую (виртуальную) копию реального устройства и состоит из таких же частей, что и реальное устройство. Блок 306 на Фиг. 3 используется для восстановления целостности геометрии (устранения геометрических ошибок построения), упрощения геометрии. Упрощение геометрии (устранение из конструкции малозначительных элементов конструкции - фаски, скругления и подобное) позволяет построить качественную расчетную сетку, что позволяет снизить временные затраты на расчет, поскольку речь идет о численном решении дифференциальных уравнений. В свою очередь качественная расчетная сетка позволяет снизить временные затраты на расчет и повысить точность расчета. Точность расчета, по сути, есть компромисс между качеством расчетной сетки, машинными ресурсами (мощностью и объемом оперативной памяти компьютера) и временем расчета с условием, что все необходимые данные о свойствах материалов есть в наличии. Высокая точность результатов требует качественной расчетной сетки, что в свою очередь приводит к использованию больших машинных ресурсов и длительному времени счета. Одной из причин нарушения целостности геометрии являются ошибки преобразования данных из различных форматов.The three-dimensional model of a portable electronic device is an exact digital (virtual) copy of a real device and consists of the same parts as the real device. Block 306 in FIG. 3 is used to restore the integrity of the geometry (eliminate geometric construction errors), simplify the geometry. Simplification of geometry (elimination of insignificant structural elements — chamfers, rounding, etc.) from the design allows you to build a high-quality computational grid, which allows you to reduce the time spent on the calculation, since we are talking about the numerical solution of differential equations. In turn, a high-quality calculation grid can reduce the time spent on calculation and increase the accuracy of the calculation. The accuracy of the calculation, in fact, is a compromise between the quality of the computational grid, machine resources (power and the amount of RAM in the computer) and the calculation time provided that all the necessary data on the properties of the materials are available. High accuracy of the results requires a high-quality calculation grid, which in turn leads to the use of large machine resources and a long counting time. One of the reasons for the violation of the integrity of the geometry is the error in converting data from various formats.

Упрощение геометрии трехмерных моделей при помощи программы 300 в блоке 306 осуществляется в несколько этапов. Данные о трехмерной модели объекта хранятся в файле в виде списка треугольных граней, которые описывают его поверхность, и их нормалей. Сначала проводится тесселяция модели с помощью гексаэдров необходимого размера. После чего лишняя часть геометрии, полученная в результате тесселяции, удаляется. Для сокращения времени восстановления и упрощения трехмерных моделей в блоке 306 реализован многопоточный режим.The simplification of the geometry of three-dimensional models using the program 300 in block 306 is carried out in several stages. Data on a three-dimensional model of an object is stored in a file in the form of a list of triangular faces that describe its surface and their normals. First, the model is tessellated using hexahedrons of the required size. Then the excess part of the geometry obtained as a result of tessellation is removed. To reduce recovery time and simplify three-dimensional models, a multithreaded mode is implemented in block 306.

В принципе, восстановление и упрощение геометрии может использоваться как опция. Например, в случае, если в одной или многих трехмерных моделях электронного устройства имеются геометрические ошибки построения или требуется упростить одну и более моделей, то прежде, чем построить на этих моделях качественную расчетную сетку, их необходимо обработать в блоке 306. Если же трехмерные модели портативного электронного устройства геометрически простые, не требующие дополнительной обработки, или восстановление и упрощение можно быстро осуществить при помощи стороннего программного обеспечения, и как результат на геометрии можно быстро построить качественную расчетную сетку, то можно не использовать блок 306.In principle, restoration and simplification of geometry can be used as an option. For example, if one or many three-dimensional models of an electronic device have geometric construction errors or one or more models need to be simplified, then before constructing a high-quality computational grid on these models, they must be processed in block 306. If, however, three-dimensional models of a portable electronic devices are geometrically simple, requiring no additional processing, or restoration and simplification can be quickly carried out using third-party software, and as a result on geometry you can quickly build a high-quality calculation grid, then you can not use block 306.

На Фиг.4 представлено графическое представление заявленного способа, в котором печатную плату с электронными компонентами 400 запускают в рабочем режиме. Под запуском понимается подача на входные клеммы печатной платы, с расположенными на ней электронными компонентами, напряжения питания от источника постоянного тока с заданным значением напряжения. После того, как температура на печатной плате достигнет своего стационарного значения, т.е. не будет меняться во времени, при помощи инфракрасного детектора 402, в частности инфракрасной камеры, получают термограммы. Полученные термограммы 404 переносят на компьютер для дальнейшей их обработки в программе 410. Кроме того, в программе 410 проводится обработка данных 406 о топологии печатной платы и данных 408 о трехмерных моделях. Результатом обработки данных 404, 406 и 408 являются преобразованные значения 412 температуры, значения 414 эффективной теплопроводности печатной платы, восстановленная геометрия 416 трехмерных моделей портативного устройства и трехмерная модель 418 свободного пространства портативного электронного устройства. После чего полученные данные 412, 414, 416, 418 загружаются в коммерческую программу COMSOL® 420 для проведения численного оптимизационного расчета 422, позволяющего получить тепловые мощности 424 наиболее нагретых микросхем, процессоров и дискретных компонент. FIG. 4 is a graphical representation of the inventive method in which a printed circuit board with electronic components 400 is started up in an operating mode. Start-up refers to the supply to the input terminals of the printed circuit board, with the electronic components located on it, of the supply voltage from the DC source with a given voltage value. After the temperature on the printed circuit board reaches its stationary value, i.e. will not change in time, using infrared detector 402, in particular an infrared camera, receive thermograms. The obtained thermograms 404 are transferred to a computer for further processing in program 410. In addition, program 410 processes data 406 on the topology of the printed circuit board and data 408 on three-dimensional models. The result of data processing 404, 406, and 408 are converted temperature values 412, printed circuit board effective thermal conductivity values 414, reconstructed geometry 416 of three-dimensional models of a portable device, and three-dimensional model 418 of free space of a portable electronic device. After that, the obtained data 412, 414, 416, 418 are downloaded into the COMSOL® 420 commercial program for numerical optimization calculation 422, which allows to obtain the thermal capacities of 424 most heated circuits, processors, and discrete components.

Тепловые мощности электронных компонент необходимо получить для того, чтобы найти распределение температуры на каждой части портативного устройства, тогда как инфракрасный детектор позволяет отображать только распределение температуры и только на поверхности объекта. The thermal power of electronic components must be obtained in order to find the temperature distribution on each part of the portable device, while the infrared detector allows you to display only the temperature distribution and only on the surface of the object.

Полученные в результате численного оптимизационного расчета тепловые мощности 424 используются в численном расчете системы дифференциальных уравнений, описывающих тепловые процессы в портативном электронном устройстве, в программе 426 в целях получения распределения 428 температуры на всех частях портативного электронного устройства.The thermal powers 424 obtained as a result of a numerical optimization calculation are used in the numerical calculation of a system of differential equations describing thermal processes in a portable electronic device in program 426 in order to obtain the temperature distribution 428 on all parts of the portable electronic device.

Сущность заявляемого способа заключается в следующем: зная распределение температуры на поверхностях печатной платы, функционирующей в рабочем режиме, и электронных компонентах портативного устройства (определяется экспериментально при помощи тепловизора (инфракрасного детектора)), численно определяют значения тепловой мощности нагретых компонент, и если печатная плата расположена в корпусе портативного устройства, численно определяют температуру в каждой точке объема всего устройства. Изменяя теплофизические свойства материалов, в программе, где проводится численный расчет, можно определять распределение температуры на каждой части портативного электронного устройства при найденных тепловых мощностях. Т.е. по сути можно определять, как изменится температура в каждой точке устройства в зависимости от свойств того или иного материала.The essence of the proposed method consists in the following: knowing the temperature distribution on the surfaces of the printed circuit board operating in the operating mode and the electronic components of the portable device (determined experimentally using a thermal imager (infrared detector)), the thermal power values of the heated components are determined numerically, and if the printed circuit board is located in the case of a portable device, the temperature at each point in the volume of the entire device is numerically determined. By changing the thermophysical properties of materials, in the program where the numerical calculation is carried out, it is possible to determine the temperature distribution on each part of a portable electronic device at the found thermal powers. Those. in fact, you can determine how the temperature at each point of the device will change depending on the properties of a particular material.

Варианты осуществления не ограничиваются описанными здесь вариантами осуществления, специалисту в области техники на основе информации, изложенной в описании, и знаний уровня техники станут очевидны и другие варианты осуществления изобретения, не выходящие за пределы сущности и объема данного изобретения.Embodiments are not limited to the embodiments described herein, those skilled in the art based on the information set forth in the description and knowledge of the prior art will appreciate other embodiments of the invention without departing from the spirit and scope of the present invention.

В заявке не указано конкретное программное и аппаратное обеспечение для реализации способа, но специалисту в области техники должно быть понятно, что сущность изобретения не ограничена конкретной программной или аппаратной реализацией, и поэтому для осуществления изобретения могут быть использованы любые программные и аппаратные средства, известные в уровне техники. Так аппаратные средства могут быть реализованы в одной или нескольких специализированных интегральных схемах, цифровых сигнальных процессорах, устройствах цифровой обработки сигналов, программируемых логических устройствах, программируемых пользователем вентильных матрицах, процессорах, контроллерах, микроконтроллерах, микропроцессорах, электронных устройствах, других электронных модулях, выполненных с возможностью осуществлять описанные в данном документе функции, компьютерах либо комбинации вышеозначенного.The application does not indicate specific software and hardware for implementing the method, but a specialist in the field of technology should understand that the essence of the invention is not limited to a specific software or hardware implementation, and therefore, any software and hardware known in the art can be used to implement the invention technicians. So hardware can be implemented in one or more specialized integrated circuits, digital signal processors, digital signal processing devices, programmable logic devices, user programmable gate arrays, processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, electronic devices, and other electronic modules configured to carry out the functions described in this document, computers or a combination of the above.

Хотя отдельно не упомянуто, но очевидно, что когда речь идет о хранении данных, программ и т.п., подразумевается наличие машиночитаемого носителя данных, примеры машиночитаемых носителей данных включают в себя постоянное запоминающее устройство, оперативное запоминающее устройство, регистр, кэш-память, полупроводниковые запоминающие устройства, магнитные носители, такие как внутренние жесткие диски и съемные диски, магнитооптические носители и оптические носители, такие как диски CD-ROM и цифровые универсальные диски (DVD), а также любые другие известные в уровне техники носители данных.Although not specifically mentioned, it is obvious that when it comes to storing data, programs, and the like, a computer-readable storage medium is meant, examples of computer-readable storage media include read-only memory, random-access memory, register, cache, semiconductor storage devices, magnetic media such as internal hard drives and removable drives, magneto-optical media and optical media such as CD-ROMs and digital versatile disks (DVDs), as well as any other these prior art storage media.

Claims (27)

1. Способ определения распределения температуры в электронном устройстве, включающий в себя этапы, на которых:
запускают в рабочем режиме печатную плату с расположенными на ней электронными компонентами электронного устройства;
получают, при помощи инфракрасного детектора, термограммы упомянутой печатной платы;
обрабатывают, при помощи вычислительного блока, топологию печатной платы с электронными компонентами электронного устройства для получения значений об эффективной теплопроводности печатной платы, представляющей собой массив данных, полученных путем усреднения теплопроводности для каждого пикселя термограммы на каждом слое печатной платы, с учетом их последовательного и параллельного соединения;
определяют, при помощи вычислительного блока, тепловую мощность электронных компонент, расположенных на печатной плате электронного устройства, на основе полученной термограммы и упомянутой эффективной теплопроводности печатной платы электронного устройства;
задают теплофизические свойства материалов, используемых в электронном устройстве;
определяют, при помощи вычислительного блока, распределение температуры на всех частях электронного устройства на основе определенной тепловой мощности электронных компонент и заданных теплофизических свойств материалов.
1. A method for determining the temperature distribution in an electronic device, comprising the steps of:
start in operation the printed circuit board with the electronic components of the electronic device located on it;
receive, using an infrared detector, thermograms of said printed circuit board;
process, using a computing unit, the topology of the printed circuit board with electronic components of the electronic device to obtain values of the effective thermal conductivity of the printed circuit board, which is an array of data obtained by averaging the thermal conductivity for each pixel of the thermogram on each layer of the printed circuit board, taking into account their serial and parallel connections ;
determine, using a computing unit, the thermal power of the electronic components located on the printed circuit board of the electronic device, based on the obtained thermogram and said effective thermal conductivity of the printed circuit board of the electronic device;
set the thermophysical properties of the materials used in the electronic device;
determine, using a computing unit, the temperature distribution on all parts of the electronic device based on the determined thermal power of the electronic components and the given thermophysical properties of the materials.
2. Способ по п. 1, в котором запуск печатной платы с расположенными на ней электронными компонентами электронного устройства представляет собой подачу разности потенциалов на входные клеммы печатной платы от источника постоянного тока.2. The method according to p. 1, in which the launch of the printed circuit board with the electronic components of the electronic device located on it is the supply of a potential difference to the input terminals of the printed circuit board from a constant current source. 3. Способ по п. 1, в котором рабочий режим печатной платы с расположенными на ней электронными компонентами электронного устройства представляет собой такой режим, в котором в работу вводится только часть электронных компонент.3. The method according to claim 1, in which the operating mode of the printed circuit board with the electronic components of the electronic device located on it is a mode in which only part of the electronic components are brought into operation. 4. Способ по п. 1, в котором инфракрасный детектор представляет собой тепловизор.4. The method of claim 1, wherein the infrared detector is a thermal imager. 5. Способ по п. 1, в котором термограмма представляет собой тепловой снимок, по меньшей мере, одной нагретой микросхемы.5. The method of claim 1, wherein the thermogram is a thermal image of at least one heated microcircuit. 6. Способ по п. 1, в котором топология печатной платы представляет собой рисунок соединительных проводов, расположенных на соответствующем слое печатной платы.6. The method according to p. 1, in which the topology of the printed circuit board is a drawing of connecting wires located on the corresponding layer of the printed circuit board. 7. Способ по п. 1, в котором вычислительный блок выполнен с возможностью обработки термограмм, используя последовательность команд на языке программирования Python.7. The method according to claim 1, in which the computing unit is configured to process thermograms using a sequence of commands in the Python programming language. 8. Способ по п. 1, в котором вычислительный блок выполнен с возможностью работы под управлением программы инженерного анализа COMSOL®.8. The method according to claim 1, in which the computing unit is configured to operate under the control of the engineering analysis program COMSOL®. 9. Способ по п. 8, в котором вычислительный блок выполнен с возможностью численно решать физические задачи, представленные в виде систем(ы) дифференциальных уравнений.9. The method according to claim 8, in which the computing unit is configured to numerically solve physical problems presented in the form of systems (s) of differential equations. 10. Способ по п. 8, в котором вычислительный блок выполнен с возможностью численно решать по меньшей мере одну систему дифференциальных уравнений при помощи метода конечных элементов.10. The method according to p. 8, in which the computing unit is configured to numerically solve at least one system of differential equations using the finite element method. 11. Способ по п. 1, в котором вычислительный блок выполнен с возможностью численного решения обратной (инверсной) задачи теплообмена.11. The method according to p. 1, in which the computing unit is configured to numerically solve the inverse (inverse) heat transfer problem. 12. Способ по п. 11, в котором для решения инверсной задачи теплообмена используется метод градиентного спуска.12. The method according to claim 11, in which the gradient descent method is used to solve the inverse heat transfer problem. 13. Способ по п. 1, в котором дополнительно строят, посредством вычислительного блока, трехмерную модель электронного устройства и при необходимости восстанавливают целостность геометрии трехмерных моделей составных частей электронного устройства.13. The method according to p. 1, which additionally build, by means of a computing unit, a three-dimensional model of an electronic device and, if necessary, restore the integrity of the geometry of three-dimensional models of the components of the electronic device. 14. Машиночитаемый носитель, содержащий исполняемые компьютером команды, которые предписывают компьютеру, содержащему вычислительный блок, осуществлять способ определения распределения температуры в электронном устройстве, включающий в себя этапы, на которых:
запускают в рабочем режиме печатную плату с расположенными на ней электронными компонентами электронного устройства;
получают, при помощи инфракрасного детектора, термограммы упомянутой печатной платы;
обрабатывают, при помощи вычислительного блока, топологию печатной платы с электронными компонентами электронного устройства для получения значений об эффективной теплопроводности печатной платы, представляющей собой массив данных, полученных путем усреднения теплопроводности для каждого пикселя термограммы на каждом слое печатной платы, с учетом их последовательного и параллельного соединения;
определяют, при помощи вычислительного блока, тепловую мощность электронных компонент, расположенных на печатной плате электронного устройства, на основе полученной термограммы и упомянутой эффективной теплопроводности печатной платы электронного устройства;
задают теплофизические свойства материалов, используемых в электронном устройстве;
определяют, при помощи вычислительного блока, распределение температуры на всех частях электронного устройства на основе определенной тепловой мощности электронных компонент и заданных теплофизических свойств материалов.
14. A computer-readable medium containing computer-executable instructions that direct a computer containing a computing unit to implement a method for determining a temperature distribution in an electronic device, comprising the steps of:
start in operation the printed circuit board with the electronic components of the electronic device located on it;
receive, using an infrared detector, thermograms of said printed circuit board;
process, using a computing unit, the topology of the printed circuit board with electronic components of the electronic device to obtain values of the effective thermal conductivity of the printed circuit board, which is an array of data obtained by averaging the thermal conductivity for each pixel of the thermogram on each layer of the printed circuit board, taking into account their serial and parallel connections ;
determine, using a computing unit, the thermal power of the electronic components located on the printed circuit board of the electronic device, based on the obtained thermogram and said effective thermal conductivity of the printed circuit board of the electronic device;
set the thermophysical properties of the materials used in the electronic device;
determine, using a computing unit, the temperature distribution on all parts of the electronic device based on the determined thermal power of the electronic components and the given thermophysical properties of the materials.
15. Машиночитаемый носитель по п. 14, в котором обрабатывают полученные термограммы путем преобразования массива пикселей термограммы в цветовую гамму, состоящую из трех цветов: красный, зеленый, синий.15. The machine-readable medium of claim 14, wherein the obtained thermograms are processed by converting the pixel array of the thermogram into a color gamut consisting of three colors: red, green, blue. 16. Машиночитаемый носитель по п. 15, в котором полученная цветовая гамма термограммы преобразуется в данные о температуре посредством анализа цветовой шкалы термограммы.16. The machine-readable medium of claim 15, wherein the resulting color gamut of the thermogram is converted to temperature data by analyzing the color scale of the thermogram. 17. Машиночитаемый носитель по п. 15, в котором массив пикселей термограммы преобразуется в данные о температуре.17. The computer readable medium of claim 15, wherein the array of pixels of the thermogram is converted to temperature data. 18. Машиночитаемый носитель по п. 17, в котором полученные данные о температуре представляются в виде файла, пригодного для загрузки в программу COMSOL® для проведения численной оптимизации.18. The computer-readable medium of claim 17, wherein the obtained temperature data is presented as a file suitable for loading into the COMSOL® program for numerical optimization. 19. Машиночитаемый носитель по п. 14, в котором печатная плата содержит по меньшей мере один слой печатной платы, и каждый слой печатной платы представляется в виде набора пикселей с соответствующей черно-белой цветовой маркировкой.19. The computer-readable medium of claim 14, wherein the printed circuit board comprises at least one layer of a printed circuit board, and each printed circuit board layer is represented as a set of pixels with corresponding black and white color markings. 20. Машиночитаемый носитель по п. 19, в котором черный цвет соответствует заполнению медью, белый - диэлектриком.20. The machine-readable medium of claim 19, wherein black is copper-filled and white is dielectric. 21. Машиночитаемый носитель по п. 14, в котором послойное усреднение теплопроводности осуществляют путем объединения пикселей в группы.21. The computer readable medium of claim 14, wherein the layer-by-layer averaging of thermal conductivity is accomplished by combining pixels into groups. 22. Машиночитаемый носитель по п. 14, в котором массив данных с эффективной теплопроводностью представляется в виде файла, пригодного для загрузки в программу COMSOL® для проведения численной оптимизации.22. The computer-readable medium of claim 14, wherein the data array with effective thermal conductivity is represented as a file suitable for loading into the COMSOL® program for numerical optimization. 23. Машиночитаемый носитель по п. 14, в котором информация о вычисляемой трехмерной модели объекта хранится в файле в виде списка треугольных граней, которые описывают его поверхность, и их нормалей.23. The computer-readable medium of claim 14, wherein the information about the calculated three-dimensional model of the object is stored in a file in the form of a list of triangular faces that describe its surface and their normals. 24. Машиночитаемый носитель по п. 23, в котором на вычисляемой трехмерной модели осуществляется тесселяция.24. Machine-readable medium according to claim 23, in which tessellation is performed on a calculated three-dimensional model. 25. Машиночитаемый носитель по п. 24, в котором лишняя часть геометрии, полученная в результате тесселяции, удаляется.25. The computer-readable medium of claim 24, wherein the excess part of the geometry obtained by tessellation is deleted. 26. Машиночитаемый носитель по п. 14, в котором получают, посредством вычислительного блока, трехмерную модель свободного пространства электронного устройства, причем получение трехмерной модели свободного пространства электронного устройства осуществляется путем выполнения булевой операции вычитания объема исходной восстановленной и тесселированной геометрии.26. The computer-readable medium of claim 14, wherein a three-dimensional model of the free space of the electronic device is obtained by means of a computing unit, the three-dimensional model of the free space of the electronic device being obtained by performing a Boolean operation of subtracting the volume of the original reconstructed and tessellated geometry. 27. Машиночитаемый носитель по п. 14, в котором дополнительно строят, посредством вычислительного блока, трехмерную модель электронного устройства, и при необходимости восстанавливают целостность геометрии трехмерных моделей составных частей электронного устройства. 27. The computer-readable medium of claim 14, further comprising constructing, by means of a computing unit, a three-dimensional model of an electronic device and, if necessary, restoring the integrity of the geometry of three-dimensional models of the components of the electronic device.
RU2014118927/08A 2014-05-12 2014-05-12 Method for thermal analysis of portable electronic devices based on measurements RU2573262C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014118927/08A RU2573262C2 (en) 2014-05-12 2014-05-12 Method for thermal analysis of portable electronic devices based on measurements

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014118927/08A RU2573262C2 (en) 2014-05-12 2014-05-12 Method for thermal analysis of portable electronic devices based on measurements

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014118927A RU2014118927A (en) 2015-11-20
RU2573262C2 true RU2573262C2 (en) 2016-01-20

Family

ID=54552947

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014118927/08A RU2573262C2 (en) 2014-05-12 2014-05-12 Method for thermal analysis of portable electronic devices based on measurements

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2573262C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11429717B2 (en) 2017-03-28 2022-08-30 Nec Corporation Signature generating device, signature generating method, and non-transitory computer-readable medium storing program

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8145458B1 (en) * 2007-04-19 2012-03-27 Cadence Design Systems, Inc. Method and system for automatic stress analysis of analog components in digital electronic circuit
RU117056U1 (en) * 2011-12-08 2012-06-10 Учреждение Российской академии наук Научно-исследовательский институт системных исследований РАН (НИИСИ РАН) COOLING AND HEAT DISCHARGE DEVICE FROM COMPONENTS OF ELECTRONIC SYSTEMS

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8145458B1 (en) * 2007-04-19 2012-03-27 Cadence Design Systems, Inc. Method and system for automatic stress analysis of analog components in digital electronic circuit
RU117056U1 (en) * 2011-12-08 2012-06-10 Учреждение Российской академии наук Научно-исследовательский институт системных исследований РАН (НИИСИ РАН) COOLING AND HEAT DISCHARGE DEVICE FROM COMPONENTS OF ELECTRONIC SYSTEMS

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11429717B2 (en) 2017-03-28 2022-08-30 Nec Corporation Signature generating device, signature generating method, and non-transitory computer-readable medium storing program

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014118927A (en) 2015-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI719557B (en) Model training method and device based on gradient boosting decision tree
US20200013212A1 (en) Facial image replacement using 3-dimensional modelling techniques
TWI658730B (en) Image focal length detection method and device thereof
US10692409B2 (en) Information processing apparatus, information processing method, and computer program product for arranging a planar image in a full-spherical panoramic image obtained by imaging an omnidirectional range
WO2020150264A1 (en) Feature pyramid warping for video frame interpolation
JP2017130929A (en) Correction method and correction device for document image acquired by imaging apparatus
US10129504B2 (en) Method and system for measuring quality of video call
JP6521261B2 (en) Method for deriving conductivity distribution and device for deriving conductivity distribution
Ma et al. Free-form scanning of non-planar appearance with neural trace photography
RU2573262C2 (en) Method for thermal analysis of portable electronic devices based on measurements
Saipullah et al. Measuring power consumption for image processing on android smartphone
Zhang et al. Full-chip power density and thermal map characterization for commercial microprocessors under heat sink cooling
WO2013112065A1 (en) Object selection in an image
CN113961416A (en) Technique for accurately determining temperature at various locations of an operating integrated circuit
CN112861374A (en) Multi-physical coupling simulation processing method, device and equipment based on pre-controller
CN106126686B (en) Picture combination method and device and electronic equipment
US11379224B2 (en) Scale calculation apparatus and computer readable medium
US9948912B2 (en) Method for performing depth information management in an electronic device, and associated apparatus and associated computer program product
JP2018081424A (en) Image processing device and image processing method
JPWO2020162121A1 (en) Thickness measuring method and thickness measuring device, and defect detecting method and defect detecting device
CN110516603B (en) Information processing method and device
Hwang Automatic information loss detection and color compensation for the color blind
CN112822425B (en) Method and equipment for generating high dynamic range image
US11036895B2 (en) Information processing apparatus for determining a heat reservoir in a molding process
CN117575995A (en) Device defect detection method, device, computer equipment and storage medium