与热量斗争-ANSYS.PDFVIP

鲁棒性电子系统设计 Simulation@Work 与热量斗争 仿真帮助电子产品在更高环境温度下安全工作 作者 ：Thierry Sin，美国圣克拉拉 Radian Thermal Products 公司销售及市场营销副总裁 子装配体必须耗散来自组件的热能，以防止过热 初始概念设计 造成的过早失效。Radian Thermal Products 公司 一家电信产品制造商设计了一块载有多条集成电路和散热 电 专门从事可解决散热问题的创新型定制散热器的 器的即插即用卡，可安装在高级电信计算架构（ATCA）工业 设计与生产。近期，一家电信产品制造商邀请 Radian 帮助 机箱架上。然而仿真显示散热器虽能为其附着的芯片降温，但 冷却一个过热的即插即用卡。 其它组件仍会承受过高的温度。Radian 的工程师首先从制造 Radian 的工程师使用 ANSYS Icepak 电子产品冷却仿真 商获取散热器可用空间、耗散功率、电源尺寸、风扇大小和布 软件对该设计进行了仿真。通过仿真，设计团队发现初始设计 置、目标环境温度、散热器附着方式、组件允许的最大结温等 中散热器上鳍片的密度阻止了下游组件接触空气，而且组件参 信息，着手解决这一问题。 差不齐的高度也降低了有效的热传导。工程师使用数量更大、 尺寸更小、附着在单个组件上的散热器重新设计了冷却系统。 ANSYS Icepak 帮助 Radian 迅速 他们使用 ANSYS Workbench 参数管理器优化鳍片的数量、鳍 高效地诊断热管理问题，生成经过 片的厚度和其它设计参数。优化后的设计能在比初始设计高 20 精心优化的设计。 摄氏度的环境温度中安全工作。 © 2015 ANSYS, INC. ANSYS ADVANTAGE | | 46 2015 年 第 2 期 第 IX 卷 最大结温是组件能够在不发生损坏 优化后的设计能在比初始设计高 20 摄氏度 的情况下承受的最高内部温度。传统上 的环境温度中安全工作。 热管理设计依靠的是工程经验与直觉。 过去企业一般需要构建和测试多种原 型设计来了解和解决热问题。ANSYS Icepak 这样的先进仿真工具能够在构建 原型之前用准确的热结果数据验证设计 的概念论证，从而为工程师节省成本， 加快产品上市进程。本例中制造商已经 开发出一种相对简单的散热器设计，并 使用非 ANSYS 仿真工具开展了热仿真。 仿真结果显示结温过高，但未能提供解 决这个热问题的清晰方法。 用 ANSYS ICEPAK 建模 Radian 的工程师熟悉多种热仿真 工具，但由于 ANSYS Icepak 拥有强大 的设计优化功能，所以他们选择了使用 ANSYS Icepak。此外，使用 Workbench 参数管理器还可以开展参数化研究和试 初始概念设计和 ANSYS Icepak 仿真 Radian 的再设计与仿真 验设计。此外将 ANSYSDesignXplorer 与参数集结合使用，可协助试验设计、 执行针对具体目标的优化、进行六西格 使用计算流体动力学（CFD）可确定流 印刷电路板的多物理场仿真 玛分析，从而掌握设计的鲁棒性。 体流动和热传递的各种模式，如传导、 /92heat 制造商将初始设计的三维实体模型 对流与辐射，而在本例中则用于执行稳 提供给 Radian 的工程师，随后 Radian 态热流动仿真。 该开发板只能降低参数到环境温度为 30 的工程师使用 ANSYS Workbench 环境 为缩短计算时间，设计团队在多 摄氏度时使用。