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技术干货 | 电路板分布式电磁损耗对电子系统热仿真精度的影响

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电子产品系统热分析过程中,热分析工程师往往容易忽略电路板上的分布式电磁损耗,特别是大电流电源系统和射频损耗,分布式电磁损耗对热仿真结果精度有很大影响。多物理场耦合及交互作用分析,对于准确的系统仿真至关重要。

通过以下案例的分析对比,我们来看一下电路板分布式电磁损耗对电子系统热仿真精度的影响。
01          

1、电子产品样机工作不稳定

某电子产品样机测试时发现电路板局部过热,电源芯片工作不稳定。点温测试电源芯片温度高达85.9度,几个主要芯片工作温度也超过70度。
02          

2、热仿真回归分析

对该电路板做热分析,几个主要发热器件热耗和环境温度都准确获得,并一一对应设置到电子散热仿真工具Icepak中。热分析结果如下图,电源芯片温度只有61.6度,几个主要芯片仿真温度也都在55度以上,和测试温度相差很大。
   

难道仿真置信度不高?


03          

电磁-热联合多物理场仿真

分析发现,该电路板电源系统供电输出电流很大,如下图示。电路板上电源压降损耗较大,板内存在分布式电磁损耗。  
 
   
如何在热仿真中考虑电路板电磁损耗形成的分布式热源?传统的热仿真工具对于处理有明显单一热源的问题可行,但往往对于电子系统中的分布式热源发热问题束手无策,Ansys多物理场仿真平台对电磁-热双向耦合提供了完整的分析解决方案。
   
03          
3.1 Ansys SIwave仿真电源大电流压降
SIwave导入电路板设计文件,设置实际工况下的工作电压和电流大小,做压降分析。电源层电流密度仿真结果如下图。

03          
3.2 Ansys Icepak仿真温度场        
压降仿真完成后,在SIwave中可直接启动电磁热耦合仿真分析,将压降仿真中的分布式电磁损耗数据作为分布式热源传递给热仿真工具Icepak,同时可添加发热器件热耗、环境温度和散热条件作为仿真输入。  
 




仿真结果电源芯片温度高达89.2度。仿真测试温度对比如下表格。  

 



04        

结论


  电磁热联合多物理场仿真结果非常接近实测情况,该案例我们完全可以在设计过程中采用Ansys多物理场联合分析对散热风险进行评估,并采取适当优化措施规避风险,避免后期损失。  


来源:艾迪捷
IcepakSiwave电源电路系统仿真电子芯片ANSYS
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2025-09-08
最近编辑:1年前
艾迪捷
MBD CAE解决方案专家
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