R課堂 | 什么是DC-DC轉換器的熱仿真

在“DC-DC轉換器的熱仿真”系列中，將介紹使用ROHM Solution Simulator對耐壓80V、輸出5A的DC-DC轉換器IC“BD9G500EFJ-LA”組成的電源電路進行電路工作仿真，還會介紹可以同時執行該IC和外置器件肖特基勢壘二極管“RB088BM100TL”溫度仿真的仿真環境及其使用方法。

什么是ROHM Solution Simulator的熱仿真

該仿真工作需要使用ROHM Solution Simulator中新增的熱分析功能。首先，簡單為您介紹一下這種熱分析功能。

ROHM Solution Simulator中新增的熱分析功能包含在ROHM Solution Simulator用的仿真模型——Solution Circuit中。目前共有10種具有熱分析功能的Solution Circuit，今后還會逐步增加。這里使用的BD9G500EFJ-LA的Solution Circuit也是這10種電路之一。

ROHM Solution Simulator的熱分析功能具有以下特點：

? 可對含有功率半導體、IC和無源器件的電路進行熱-電耦合分析。

? 除了電路工作期間的半導體芯片溫度（結溫）分析外，還可以對引腳溫度和電路板上元器件之間的熱干擾情況進行分析。

? 過去需要近一天時間的熱分析仿真，如今在10分鐘以內即可完成。

? 可以輕松地進行熱分析，因此可以預先進行充分的熱設計，從而可減少試制返工并縮短開發周期。

該熱分析功能，是使用熱流體分析工具對從實際電路板計算出的散熱相關參數進行3D建模，并將三維數據降維為一維，以便可以通過電路仿真器進行熱分析，從而進行電和熱的耦合分析。耦合分析是考慮了電、熱、流場等兩種或多種不同影響因素的交叉作用和相互影響，并對穩態和瞬態進行計算的一種分析方法。其示意圖如下：

在該熱仿真中，不僅可以確認在電路工作過程中發生變化的半導體結溫（芯片溫度）TJ、封裝頂部表面溫度TT和焊料表面溫度TFIN，還可以確認SPICE熱模型原本無法確認的電路板上的外圍元器件溫度和模塊內部的芯片熱干擾等。

此外，仿真時間也大大縮短。以往進行這種熱分析仿真需要十幾個小時甚至將近一天的時間，而如今使用ROHM Solution Simulator，在10分鐘以內即可完成。

使用ROHM Solution Simulator，可以進行如上所述的熱分析。