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标题: 电源转换模块中Icepak案例求教！ [打印本页]

作者: 独自美丽 时间: 2011-5-1 09:02
标题: 电源转换模块中Icepak案例求教！
最近在做一个案例，有些问题请教大家一下，希望各位指教！
先描述一下问题：
---电源转换模块中有三个LM2596发热量较高，需要增加散热器冷却。
---环境条件：温度20度基本恒定，标准大气压下。
---芯片安装情况：（出于设计考虑，不能把实物图片发出来，见谅）
芯片竖直安装在PCB上面，表面与模块外壳接触，中间添加导热脂，外壳外侧安装散热器。外壳和散热器为铝材。用螺钉将芯片与外壳和散热器固定在一起。
---芯片参数：TO-220, Theta(Junction-Case):2C/W, Theta(Junction-A):50C/W，Max Junction Temperature: 150C
---主要工作就是设计散热器。
---现阶段设计参数：
散热器整体尺寸：135mmX30mmX19mm(LXWXH)
散热器基板：2mm
肋高：17mm
肋截面积：5mmX2mm
肋间距：L方向3mm,W方向2mm
现在设计刚刚开始，所以还没有做热测试，但是散热器已经在模块上面使用，芯片工作正常，散热器可以满足要求。
今天用ICEPAK作了仿真，仿真结果却出现了问题。温度明显过高，超过节温的。
ICEPAK模型和结果如下图：
建模情况：
用Block表示芯片，指定为双热阻模型，Theta(j-b):2C/W（接触散热器）, Theta(j-c):50C/W，每个芯片功耗6W.
散热器详细建模
模型的初始条件：20C, 1Atm, Radiation-Off, Gravity-On
结果芯片表面最高温度为144C,明显和现实情况不符。
不知道那里出现了问题，希望大家指教一下。

下载 (9.67 KB)

下载 (23.69 KB)

用Flotherm验证了一下，结果和ICEPAK差不多也是140~150C.

主要问题如下：
1. ICEPAK中的Gauge Pressure, 是不是绝对压力？模型中设定的是1Atm.
2. Radiation在自然对流中应该打开，是不是直接在Basic Parameter中选上就可以？其他怎么设定？现在参数不是很全面，所以没有打开Radiation.
3. 芯片模型是否正确？个人认为，Theta(j-c)取50C/W不是太合理，请大家指教。
4. 芯片的热量是估计值，基本就是最大值了，实际应该如何计算？

不知道其他地方有什么错误，请大家指教。

下一步工作：
1. 散热器的理论近似计算，校核。
2. 实际测量温度。

请大家帮忙。

附件中icepak模型的压缩文件
Icepak.tzr.rar (21.69 KB)

作者: 撒哈拉的泪 时间: 2011-5-1 09:02

补充一点：
由于模块内的PCB和其他元件发热量很低，所以忽略不计了。
这样简化的话，主要就是三个芯片的散热，所以没有把模块外壳和其他元件在模型中体现。
这样处理是否合适？

作者: 林外芭蕉 时间: 2011-5-1 09:02

1，加辐射（具体步骤参见icepak练习教程中案例2）
2，Gauge Pressure是表压，保持默认0（即实际压力-标准大气压=0）
3，Theta(j-c)取值影响应该不大，不是主要散热途径。可由实验结果改进。
4，芯片发热量一般取正常工作时的发热量，也方便与实验结果比较（最好跟硬件工程师讨论）

另外，边界条件可以考虑调整：实际产品四周都是绝热的？

作者: 往事飘去 时间: 2011-5-1 09:02

為何Rja=Rjc??

作者: 小怪兽 时间: 2011-5-1 09:02

下载 (33.69 KB)

加密的网格

下载 (21.59 KB)

没有开辐射的仿真结果

下载 (21.87 KB)

开了辐射的仿真结果。

作者: fluent 时间: 2011-5-1 09:02

额加密网格计算了一下，在没有开启辐射的情况下，结果如下，是结温：
Network junction temperatures:
IC_1 int1                121.576 C
IC_3 int1                131.02 C
IC_2 int1                128.51 C
希望楼主把实验的结果发过来，让大家都可以比较一下。

作者: 秋末天空 时间: 2011-5-1 09:02

如果打开辐射模型，结果如下：
Network junction temperatures:
IC_1 int1                98.997 C
IC_3 int1                106.526 C
IC_2 int1                104.738 C

作者: 唱国歌 时间: 2011-5-1 09:02

谢谢大家关注，现在正在准备实验。得到结果后马上和大家分享。
另外，还有个问题：
松弛因子的设定怎么理解？自然对流0.7-03；强迫对流0.3-0.7，对吗？
具体含义以及理论基础为何？
谢谢

作者: 冷冷冷 时间: 2011-5-1 09:02

松弛因子默认的就可以了

作者: 大雨 时间: 2011-5-1 09:02

我的仿真结果：

Mass flow rates:
Object                   Specified Calculated
cabinet_default_side_maxy 0.0 kg/s  -0.001027 kg/s
cabinet_default_side_miny 0.0 kg/s  0.001028 kg/s

Volume flow rates:
Object                   Specified Calculated
cabinet_default_side_maxy n/a    -0.0008846 m3/s
cabinet_default_side_miny n/a    0.0008848 m3/s

Heat flows for objects with power specified:
Object                   Specified Calculated
IC_1                   6 W    5.999 W
IC_2                   6 W    6 W
IC_3                   6 W    6 W

Network junction temperatures:
IC_1 int1                78.503 C
IC_3 int1                86.913 C
IC_2 int1                84.815 C

Heat flows for openings, walls, grilles, and fans:
cabinet_default_side_maxy -2.76 W
cabinet_default_side_miny -5.163 W

Maximum temperatures:
IC_1                   71.89 C
IC_2                   77.37 C
IC_3                   79.54 C

Overall totals:
power = 18 W
mass flow through boundaries = 2e-007 kg/s
volume flow through boundaries = 1.722e-007 m3/s

作者: resheji 时间: 2011-5-1 09:02

根据LZ说功耗6W为最大，预计散热器上实际测出来的温度为60℃左右；

作者: 小甜甜 时间: 2011-5-1 09:02

您用的什么工具什么模型计算的？为什么我们两个的差别也有20度？
我用的是icepak，零方程的湍流模型。环境温度20度。
而且发现，我的空气的流量比你的大，反而温度比你的高？

Mass flow rates:
Object                   Specified Calculated
cabinet_default_side_maxy 0.0 kg/s  -0.001133 kg/s
cabinet_default_side_miny 0.0 kg/s  0.001134 kg/

作者: xlt 时间: 2011-5-1 09:02

工具相同，软件设置也类似；

应该是芯片参数设置的问题：
---芯片参数：TO-220, Theta(Junction-Case):2C/W, Theta(Junction-A):50C/W，Max Junction Temperature: 150C

如果Rjc＝50C/W，散热器效果差很多了；

话说，LZ的实测结果呢？发上来看看

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