R課堂 | 什么是DC-DC轉(zhuǎn)換器的熱仿真

在“DC-DC轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhí)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(huán)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(dǎo)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(dǎo)體芯片溫度（結(jié)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(nèi)即可完成。

? 可以輕松地進行熱分析，因此可以預(yù)先進行充分的熱設(shè)計，從而可減少試制返工并縮短開發(fā)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(guān)參數(shù)進行3D建模，并將三維數(shù)據(jù)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(wěn)態(tài)和瞬態(tài)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(rèn)在電路工作過程中發(fā)生變化的半導(dǎo)體結(jié)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(rèn)SPICE熱模型原本無法確認(rèn)的電路板上的外圍元器件溫度和模塊內(nèi)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(nèi)即可完成。

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