元器件的型材散熱器需要通過溫度預測來確定

來源：www.jfles.cn

元器件溫度的預測非常重要，關乎到應該選用什么樣的型材散熱器來裝配，在很多方面都有舉足輕重意義。元器件溫度關系到可靠性，早期研究認為現場故障率與元器件溫度相關。最近，基于物理學的可靠性預測將電子組件的故障率與工作周期（上電、關斷、上電...）內的溫度變化幅度和溫度變化率關聯起來，而這兩個因素均受穩態工作溫度的影響。故障常常歸結于焊點疲勞。在某些應用中，例如計算，溫度會對 CPU 速度產生不利影響；而在另一些情況下，元器件必須在極為相似的溫度下運行，以免產生時序問題。高溫會導致閂鎖等運行問題。無論是要提高可靠性、改善性能，還是要避免運行中出現問題，精確的元器件溫度預測都有助于熱設計人員達成目標。最大限度地提高元器件溫度預測的確定度。

借助可靠、精確的元器件溫度預測，設計人員可以了解設計值與最大容許1溫度的接近程度。本文討論如何在整個設計流程中實現高保真度元器件溫度預測，并提高最終仿真結果的可信度。

1、為關鍵元器件明確建模

為了準確預測關鍵元器件的溫度，作為熱仿真的一部分，應當為元器件明確建模，這可以說是不言而喻的。然而，并非所有元器件都需要建模，而且這樣做常常是不切實際的。對熱不是特別敏感的低功率密度的小元器件，可以視為熱良性，無需以離散方式表示。這些元器件產生的熱量可以作為背景熱源應用于整個電路板，或者作為電路板上的封裝熱源。在設計后期，當從 EDA 系統導入已填充的電路板時，FloTHERM 和 FloTHERM PCB 提供的篩選選項會自動完成這些操作。

較大的元器件可能會阻礙氣流，因而需要直接表示為三維對象。屬于這種情況的一類元器件是電源等所使用的電解電容。它們對熱敏感，最高容許溫度也較低。

大型高功率元器件和高功率密度的元器件需要以離散方式建模，因為臺車爐其熱管理和對鄰近元器件的影響對產品的整體熱設計十分重要。

2、使用正確的功率估算值

如上所述，是否有必要表示一個元器件，部分程度上直接取決于其功率密度，即元器件功率除以封裝面積。

隨著設計的展開并且掌握更多信息后，有必要重新審視應當以離散方式為哪些元器件建模。在設計早期，可能只能使用元器件的最大額定功率來代替其可能功耗的估算值。個別元器件以及整個電路板的功率預算會隨著設計的進行而改變，因此需要定期重新檢查。

元器件的功率估算值可以通過多種方法獲得，例如使用 Mentor Graphics Modelsim 創建基于 RTL 的功率估算。

3、使用正確的封裝熱模型

“簡化 PCB 熱設計的 10 項提示”中介紹了元器件熱模型。元器件熱模型的選擇取決于多個因素。

在電路板布線之前或尚不知道電路板中層數的早期設計中，精確預測元器件溫度是不可能的，因此不需要元器件的精密熱模型。隨著設計的深入，當 PCB 模型可以優化時，元器件熱模型也應當優化。

選擇最合適的元器件熱模型是一個迭代過程，因為若元器件的預測溫度很高，則說明不僅需要優化元器件的熱模型，還可能需要考慮元器件專用熱管理解決方案。

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