电子设备热仿真分析及软件应用

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电子设备热仿真分析及软件应用

徐晓婷，朱敏波，杨艳妮(西安电子科技大学，陕西 西安710071)
摘 要：阐述了电子设备热分析重要性并简单介绍了常用热分析软件，利用FLOTHERM软件对一电子设备进行热分析，在此基础上对该电子设备的热控制进行改进设计，通过数值仿真获得满足热控制要求的优化设计参数，以达到工程要求；并将这一模型用FLOTHERM软件进行热分析的结果与用Icepak软件计算结果进行对比，指出两种软件在进行电子设备热设计时的差异。
关键词：热设计；热设计软件；可靠性；电子设备
中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1001—3474(2006)05—0265—04
Analysis of Thermal Simulation of Electronic System and Application of Software

热仿真能够在样品和产品开始生产之前确定和消除热问题，借助热仿真可以减少设计成本、提高产品的一次成功率，改善电子产品的性能和可靠性，减少设计、生产、再设计和再生产的费用，缩短高性能电子设备的研制周期。本文基于英国FLOMERICS软件公司开发的热分析软件FLOTHERM通过一具体实例，展示了电子设备热分析的全过程，并通过调整机箱的结构分布、改变各种设计参数进行模拟，比较其结果，找到最佳的设计方案，并与Icepak热仿真结果进行对比分析，指出两种软件的不同。
1 基本理论
1．1 热分析基本理论
传热的三种基本形式为：导热、对流换热和辐射换热。导热又称热传导，基本规律是傅立叶定律；对流换热是指固体表面与它周围接触的流体之间，由于存在温差而引起的热量交换，对流换热可以分为两类：自然对流和强迫对流；辐射换热指物体发射电磁能，并被其他物体吸收转变为热的热量交换过程,在工程中通常考虑两个或两个以上物体之间的辐射，系统中每个物体同时辐射并吸收热量。
1．2 热设计的基本方法
热设计的方法通常有两种，一种是选用耐高温的元器件，另一种是采用热控制的方法。
第一种方法即选用耐高温的元器件，提高元器件和材料的允许工作温度。这种方法将使设备的成本迅速提高，而且有时可能根本找不到可以代替某元器件的更耐高温的器件，因此，在工程中 般不推荐使用此方法。第二种方法即热控制方法，其核心
是对热敏器件采用热保护和合理选择某些元器件的热流通路。可以对热敏器件采取保护措施，如安装在低温区或加屏蔽保护等；合理选择热源元器件的热流通路。
此外，还有采用合理的安装技术、优化元器件布局、减少设备的发热量等方法。在设计中，通常是几种设计方法同时进行，从而达到最优的热设计效果。
2 常用热分析软件介绍
2．1 FLOTHERM简介
2．2 Icepak简介

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