電源模塊設(shè)計與驗證之電熱協(xié)同分析

隨著現(xiàn)今產(chǎn)品設(shè)計復(fù)雜度的提升，以及研發(fā)周期更短和更具競爭力的產(chǎn)品；使我們不得不從以往相對獨立的設(shè)計流程向著團隊間協(xié)同所轉(zhuǎn)變。

當(dāng)代電子系統(tǒng)設(shè)計需要考慮熱效應(yīng)對電路性能的影響，電熱協(xié)同分析包含電熱協(xié)同電路仿真和電熱協(xié)同焦耳熱仿真。

針對電熱協(xié)同電路仿真，以IGBT為例：功率管的導(dǎo)通和開關(guān)損耗, 每一次的開關(guān)過程，Rds的電阻都是一直變化的，從大到小或者從小到大，而且開關(guān)的過程DS之間是有電流的，功率損耗會使IGBT發(fā)熱，功耗與溫度關(guān)系來自于FLO-EFD導(dǎo)入的降階殼體熱模型，該模型參數(shù)轉(zhuǎn)換為Thermal Netlistformat，可以與Xpeidtion AMS進行交互仿真。

電熱協(xié)同焦耳熱仿真把電和熱相互的影響考慮到了一起。因為電導(dǎo)率并不是固定不變的，而是和溫度有關(guān)，隨著溫度的升高導(dǎo)電率會下降。同樣電流流徑電阻的時候會產(chǎn)生熱量，此熱量為焦耳熱。因此為了獲得準確的仿真信息，應(yīng)考慮電與熱的互相影響，進行電熱混合仿真。壓降也叫IR-Drop，由于電源網(wǎng)絡(luò)同樣存在阻抗，因此導(dǎo)致接受端的電壓相比源端更低。應(yīng)用公式I=U/R,由于導(dǎo)體并非理想，所以會存在電阻，導(dǎo)致電壓上的下降。熱量的傳遞有傳導(dǎo)、對流及輻射三種方式，熱仿真包括焦耳熱和器件熱。熱仿真造成的溫度升高使得導(dǎo)體的導(dǎo)電能力下降要考慮到電仿真中，電仿真中因電流在導(dǎo)體的損耗產(chǎn)生焦耳熱需要考慮到熱仿真中。

編輯：黃飛