【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及发热元器件热功耗，具体涉及一种计算电源各个发热元器件热功耗的方法。
技术介绍
1、目前计算元器件热功耗是硬件工程师通过经验公式计算元器件损耗，不同元器件要使用不同的公式计算；例如：功率mosfet的损耗包括开关损耗和通态损耗两部分
2、通态功耗：
3、pd＝ids2rds(on)
4、ids--漏极电流，a,给定值
5、rds(on)-mosfet在工作结温下的通态热阻，可按直接下式计算，也可以从器件数据手册中查。
6、rds(on)(tj)＝ro[1+α(tj-25°)],ω,通态电阻
7、ro--25℃时额定值，给定值
8、α--温度系数，一般为：0.01
9、开关损耗：
10、开通时损耗：pon＝iceovcetofff
11、开通过程损耗：pr＝icvdstff/6＝ic2tftf'f/6crss
12、关断时损耗：poff＝icvcestonf
13、关断过程损耗：pf＝icvdstff/6＝ic2tftf'f/6coss
14、iceo－集电极与发射级间的穿透电流，a
15、ic--集电极电流，a
16、vce－集电极与发射极间的电压
17、vceo-饱和压降
18、ton，toff-开通及关断时间，ns
19、tr,tf-vce的上升及下降时间，ns
20、tr',tf'-驱动
21、crss,coss朚osfet的输入与输出电容
22、mosfet的总损耗为：ptotal＝pd+pon+poff+pr+pf
23、从上面公式来看，就算是十分有经验的硬件工程师要获取这些参数及计算过程都是十分艰难的，对非本专业的仿真工程师来说根本无法获取及计算，有不少人做过关于元器件热功耗计算精度的报告；且硬件工程师对于新的元器件热功耗计算误差可能达到200％，通常的热功耗计算误差在25％以上，误差过大，严重影响热仿真工程师的仿真结果准确性。现需要提升计算结果精度以提高热仿真结果精度。
技术实现思路
1、为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种计算电源各个发热元器件热功耗的方法，以解决在的问题。
2、为实现上述目的，提供一种计算电源各个发热元器件热功耗的方法，包括步骤：
3、步骤1，用灌封胶对固化后的胶体进行测试导热系数λ和表面辐射系数ε;
4、步骤2，从传热的角度对电源主要发热器件进行详细1:1建模，方便后续对不同材质部件进行材料设定；
5、步骤3，将电源固定在电源盒上，将灌封胶倒入电源盒中，在胶水固化前将胶水涂覆在所有元器件表面；
6、步骤4，在恒温防风罩内，将灌封固化后的开关电源接上电子负载进行温升测试，等待温度稳定后，使用红外成像仪拍摄后，得到各个元器件表面温度；
7、步骤5，使用步骤2中建立的模型，在floefd中设定各个零部件的材料参数、边界条件，指定热源位置的温度进行仿真，使仿真结果各个监测点温度与红外成像仪的温度接近，通过两平面换热公式得到各个元器件的换热量即器件热功耗，求得各个器件热功耗，两平面换热公式为：换热量q＝△t/r，热阻r-1＝r导热-1+r对流-1+r辐射-1，r导热＝l/λ·a，r对流＝(h·a)-1,r辐射＝[δε12af12(t13+t12t2+t1t22+t23)]-1；对于稳态热平衡状态，各个器件的换热量是等于元器件热功耗。
8、步骤2中，对二极管进行热源建模方式为：热量从芯片pn结产生，然后通过各个部件传递到外界，通过实物测量数据对芯片1、支架2、跳线架3、树脂灌封胶环5进行1:1建模细小特征及圆角可以忽略；锡膏4及芯片底下的固晶胶仿真时使用接触热阻代替，热源指定芯片为热源，材料按实际设置。
9、步骤2中，对sop封装进行热源建模方式为：热量从芯片中产生，然后通过各个部件传递到外界，通过实物测量数据对支架、芯片、树脂灌封胶进行1:1建模；金线可忽略，固晶胶仿真时使用接触热阻代替，热源指定芯片为热源。
10、步骤2中，对变压器/电感进行热源建模方式为：热量主要是从线圈及磁芯中产生，然后通过各个部件传递到外界，通过实物测量数据对骨架、磁芯进行1:1建模，线圈按实际尺寸建立实体，由于线圈是漆包线仿真时线圈实体块需要使用各项异性材料替代；引脚等细小特征可忽略，热源指定线圈及磁芯为热源。
11、步骤2中，对电容进行热源建模方式为：根据电容实际尺寸建立实体块，然后指定各项异性材料，对pcb板、电源外壳、散热器按实际建模，灌封胶按外形尺寸建模，灌封胶与其他器件干涉仿真时利用材料优先等级来设置。
12、步骤3中，在胶水固化前将胶水涂覆在所有元器件表面后，使胶水固化后会填充掉所有元器件是细小缝隙，并且能够在元器件表面有薄薄的一层胶水，步骤3中，通过胶水填充掉元器件细小缝隙减少floefd热仿真缝隙网格划分难度及计算量。
13、步骤3中，通过在元器件表面有薄薄的一层胶水是统一元器件表面辐射系数ε，提高使用红外相机捕捉表面温度的准确性。
14、本专利技术的有益效果在于：
15、本专利技术利用红外成像仪及软件floefd创新的元器件热功耗计算方式，使得计算方便、简单，实现了不需硬件工程师手工计算，热仿真工程师就可以计算的同时，还提升了计算结果的准确度；
16、本专利技术使用灌封胶灌封，解决了由于电源各种元器件表面辐射系数不同，辐射系数低会严重影响红外成像仪捕捉温度的准确性；元器件即元器件间有非常多的细小间隙，这会增加热仿真难度的问题；
17、本专利技术从传热的角度，对各种元器件进行详细建模，而不使用金属块替代器件，使仿真时热传递过程更加逼近真实，计算结果更加准确、可靠；
18、本专利技术精确的计算各个器件热功耗后，可以通过仿真的方式，对电源器件排布、灌胶用量等进行精确优化散热、降低成本。
19、本专利技术通过使用红外成像仪及cfd仿真方式能够较准确的计算电源各个元器件的热功耗，通过此方式计算机算出的热功耗，可以较准确的计算出不同环境下的各个器件温升，解决仿真输入热功耗误差过大导致仿真结果误差过大问题；
20、本专利技术的方法可以省去硬件工程师大量的测试参数及计算工作，并且能将器件热功耗计算结果精度大幅度提升。适合非电子专业的仿真工程师进行计算，提升仿真结果精度。
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1.一种计算电源各个发热元器件热功耗的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种计算电源各个发热元器件热功耗的方法，其特征在于：步骤2中，对二极管进行热源建模方式为：热量从芯片PN结产生，然后通过各个部件传递到外界，通过实物测量数据对芯片、支架、跳线架、树脂灌封胶环进行1:1建模；锡膏及芯片底下的固晶胶仿真时，使用接触热阻代替，热源指定芯片为热源，材料按实际设置。
3.根据权利要求1所述的一种计算电源各个发热元器件热功耗的方法，其特征在于：步骤2中，对SOP封装进行热源建模方式为：热量从芯片中产生，然后通过各个部件传递到外界，通过实物测量数据对支架、芯片、树脂灌封胶进行1:1建模；固晶胶仿真时，使用接触热阻代替，热源指定芯片为热源。
4.根据权利要求1所述的一种计算电源各个发热元器件热功耗的方法，其特征在于：步骤2中，对变压器/电感进行热源建模方式为：热量主要是从线圈及磁芯中产生，然后通过各个部件传递到外界，通过实物测量数据对骨架、磁芯进行1:1建模，线圈按实际尺寸建立实体，由于线圈是漆包线仿真时线圈实体块，需要使用各项异性
5.根据权利要求1所述的一种计算电源各个发热元器件热功耗的方法，其特征在于：步骤2中，对电容进行热源建模方式为：根据电容实际尺寸建立实体块，然后指定各项异性材料，对PCB板、电源外壳、散热器按实际建模，灌封胶按外形尺寸建模，灌封胶与其他器件干涉仿真时利用材料优先等级来设置。
6.根据权利要求1所述的一种计算电源各个发热元器件热功耗的方法，其特征在于：步骤3中，在胶水固化前将胶水涂覆在所有元器件表面后，使胶水固化后会填充掉所有元器件是细小缝隙，并且能够在元器件表面有薄薄的一层胶水。
7.根据权利要求1所述的一种计算电源各个发热元器件热功耗的方法，其特征在于：步骤3中，通过胶水填充掉元器件细小缝隙减少Floefd热仿真缝隙网格划分难度及计算量。
8.根据权利要求7所述的一种计算电源各个发热元器件热功耗的方法，其特征在于：步骤3中，通过在元器件表面有薄薄的一层胶水是统一元器件表面辐射系数ε，提高使用红外相机捕捉表面温度的准确性。
...【技术特征摘要】
1.一种计算电源各个发热元器件热功耗的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种计算电源各个发热元器件热功耗的方法，其特征在于：步骤2中，对二极管进行热源建模方式为：热量从芯片pn结产生，然后通过各个部件传递到外界，通过实物测量数据对芯片、支架、跳线架、树脂灌封胶环进行1:1建模；锡膏及芯片底下的固晶胶仿真时，使用接触热阻代替，热源指定芯片为热源，材料按实际设置。
3.根据权利要求1所述的一种计算电源各个发热元器件热功耗的方法，其特征在于：步骤2中，对sop封装进行热源建模方式为：热量从芯片中产生，然后通过各个部件传递到外界，通过实物测量数据对支架、芯片、树脂灌封胶进行1:1建模；固晶胶仿真时，使用接触热阻代替，热源指定芯片为热源。
4.根据权利要求1所述的一种计算电源各个发热元器件热功耗的方法，其特征在于：步骤2中，对变压器/电感进行热源建模方式为：热量主要是从线圈及磁芯中产生，然后通过各个部件传递到外界，通过实物测量数据对骨架、磁芯进行1:1建模，线圈按实际尺寸建立实体，由于线圈是漆包...
【专利技术属性】
技术研发人员：张贤庆，许斌华，成湘城，
申请(专利权)人：广东三雄极光照明股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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