Ansys仿真技术在电子产品热设计中的应用

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Ansys仿真技术在电子产品热设计中的应用
阮 健
(同方电子科技有限公司，九江332007)
摘要：以某电子产品的热设计为例，利用Ansys软件的热分析功能，通过仿真分析，预测产品内部的热量分布和气流分布信息。根据分析结果优化各种设计参数，调整布局，找到了最佳的设计方案。
关键词：热设计；热分析；仿真分析；Ansys软件
中图分类号：TN02 文献标识码：B 文章编号：CN32—1413(2011)03一O114～03
Application of Ansys Simulation Technique to The Thermal Design of Electronic Product

0 引 言
为适应设备小型化的要求，电子器件的集成度越来越高，功率密度不断增加，设备工作中因温度过高引起的失效问题日益突出。如果发热器件的热量不能及时散发出去，热量就会不断积累，这将导致设备可靠性大大降低，当温度达到或超过器件的最高允许温度时，器件将受到损坏。如何有效控制产品内部所有电子元器件的温度，使其在所处的工作环境条件下不超过标准及规范所规定的最高温度是热设计迫切需要解决的问题。传统的热设计是利用传热学的大量公式和表格，进行计算分析或根据经验获得，计算量大，且不能得到详细的解。利用Ansys专业分析软件进行仿真分析，能够获得较为真实的数据，为产品热设计提供有力的参考依据。
1 热分析软件的特点
Ansys软件是一款集热分析、结构分析、电磁场分析、流体分析和多物理场分析为一体的专业仿真分析软件。其中的Icepak是针对电子产品热分析的专业化分析模块。它以传热学为基础，采用有限体积法模拟设备的工作环境。具有专业的流体动力学求解器，计算精度高，能够分析各种流体状态；同时它还提供了电子设备热分析中常用的所有组件，使得建模变得简单。Ansys软件还为用户提供了材料库、风扇库，调用方便，能够解决系统级、印制板级、器件级的热分析问题。
2 应用实例
2．1 问题描述
某电子设备要求工作温度55℃ ，整机耗散功率50 w，布局如图1所示。机箱尺寸：宽×深×高一420 mm × 450 mm × 88 m。机箱材料：防锈铝5A06。内部发热部件：电源单元(耗散功率18 w)，印制母板(耗散功率12 w)，接口板(功率较小)，处理板(耗散功率2OW )。