如果你有一个需要为热需求,分析电子产品SOLIDWORKS流模拟提供最无缝的方式在更短的时间内获得准确的结果。你怎么能确保这些结果是基于精确的实际数据?看看鹰岭系统的分析咨询工程师使用电子冷亚博全网首页登录却附加模块输入组件和董事会直接从常见的数据属性或其他软件。这样可以减少猜测,同时增加准确性。
分析电子产品热需求
视频记录
介绍
欢迎来到网络研讨会从结果数据周三表示,这是热分析与SOLIDWORKS流模拟电子冷却模块。我是达蒙Tordini。我是产品经理流仿真。我将经历一个最流行的应用程序对该产品进行分析在某种电子产品检查温度限制。
我们将专注于我们不谈论很多的东西,当你得到,你打算做设置的这些东西,有什么功能的软件,让你采取任何现实世界的数据产品,你可能会发现,以及如何你可以把软件和确保你得到的结果是准确的。我相信像你们中的很多人一样,典型的SOLIDWORKS用户在我们的客户群主要是机械设计背景。这就是我的设计工作背景。这些年来,我努力学习一点关于电路板和组件可能会。但是在许多情况下,如果你像我一样,你发现自己在一个产品,你可能会设计和验证需要冷却。但是在很多情况下,一个大的一部分冷却是东西已经设计成板本身甚至内部组件。虽然我们可能会想看一些机械设计的变化,如移动的粉丝,将发泄在一个外壳,或者设计一个吸热,在很多情况下,芯片是否可以保持在一个适当的温度也依赖于内部是如何设计或其他方面的假设层和PCB或冷却设备,我们可以使用更复杂的。
如果我们想确保我们检查这些热需求,我们得到最好的机械设计,我们要确保我们尽可能准确地捕捉那些电设计特点,这样我们知道,例如,芯片本身被设计以某种方式把热量或我们占。除了任何我们可能试图创造的吸热,或者我们决定如何创建通风口或组件放置在电路板上。我们将看看如何使用固体作品有一个集成的或者我们称之为设计验证过程,你可以带一些的信息从这些组件的供应商和把它放到SOLIDWORKS提高结果的准确性。当然,呃,在虎鲸的解决方案组合系统现在我们讨论的是仿真的产品。当然,这些都是高度集成设计工具,通常是SOLIDWORKS。因此,我们认为一个案例研究,我们可能会使用这些工具。
紧凑的个人电脑(PC)
在这种情况下,一个紧凑的PC,紧凑的个人电脑,我们只是一个主板一些组件。为了简化,我们有一个排气扇在这种情况下,只是想获得热量。我们通过热管冷却这些东西。我认为我们已经有了一个热电冷却器,当然,为他们的冷却芯片本身已经被选中。
所以我们要看到什么变化可能会使董事会确定的布局如果这些组件要低于热约束,在这种情况下,我们会说,70度——为了确保我们想尝试的机械设计的变化将给我们一个好的结论。
我们需要确保准确捕获芯片是如何表现的。我们可以测试这些产品SOLIDWORKS流模拟。这是在SOLIDWORKS模拟家庭的工具,这意味着它会直接运行在SOLIDWORKS现有固体模型。当然,没有您需要导出模型或创建它的转换,它使用现有的立体几何。
通用流体流动和传热仿真工具
,具体地说,这就是我们所说的一个通用流体流动和传热仿真工具。这意味着它可以用于很多不同的目的,但最常见的一个是电子冷却,我们要看着这里。关于这个产品最好的部分是,因为它直接在SOLIDWORKS运行模型和混合技术是自动化和非常健壮。
在大多数情况下,你将能准确的几何,你已经有了,是否这是你创造的东西,或者它有一些电路板,也许给你,你没有以任何方式修改它们之前,你写你的分析。一旦你设置的分析,你就可以开始尝试不同的设计变化,看看会发生什么更迅速比如果你不得不外包或创建CFD设计的特殊变化。
机电产品
这是任何SOLIDWORKS设计工程师能够起飞。现在,当然,如果你正在设计一个机电产品,你将会有一个电路板。在许多情况下,你可能会使用一个新产品,在市场上几年前SOLIDWORKS PCB,这是一个电路板布局工具基于结果设计师。如果你选择使用这个工具之类的,你要么直接合作你的董事会布局SOLIDWORKS三维模型,或者你可能会引进其他董事会文件像是IDF通过电路的工作原理。这是很重要的原因是,在不同的板布局项目,你可能会出口几何的SOLIDWORKS不同级别的细节。
有一定的程序,将让你出口整个董事会的内部设计和细节,例如。甚至完全详细的内部组件在黑板上。但是从我们的经验,这很罕见。
在大多数情况下,你可能会得到更多的简化。例如,一块整体代表PCB。你也可能会得到固体组件,每个芯片,例如,仅仅是也许是一个挤压,或其他一些简单的功能。这很好,因为它有助于加速这种集成设计过程你可以去的地方之间来回机械设计和SOLIDWORKS和董事会的布局。
但这意味着,如果你将在PCB,真正用这些方法,你可能会有一个有些电气方面的简化模型。因为,这不是你在SOLIDWORKS从头创建。所以我们需要一种方法来代表这些内部细节是什么,就像你看到的董事会在SOLIDWORKS布局图像。
可能,在大多数情况下,你不会是建模的内部芯片或建模的焊料球。但我们需要一种方法来解释的东西。东西可能是更典型的为你所看到的,就像在图像右下角。一旦我把这个板成SOLIDWORKS,当然你可以看到左边的充分详细的版本。例如,那些内存组件和存储芯片的右边,他们只是成为简单的块。
每个公司都是不同的。但是,这就是我们通常所看到的。我们如何解释这些细节当我们已经简化了模型在SOLIDWORKS吗?关键在于,SOLIDWORKS流仿真有着特殊的附加模块,实际上有两个。其中一个叫做电子冷却附加模块。
有一些功能,专门为定义的属性,这些类型的组件,以确保它们被准确地代表从热的角度来看,当你经历的分析。这样我们就不用花那么多时间导入所有内部机械组件的细节,我们甚至不能够在某些情况下。我们会经历一些特性在一个时刻。首先,让我弹出模型和展示这种案例研究示例会是什么样子。然后我们会经历和看看电子冷却模块补充道,以及我们如何可以获得这些属性从现实世界的数据。
让我们打开SOLIDWORKS。这就是一个正常的SOLIDWORKS当然组装。我打开它。再一次,我们有一种钣金外壳,我们有一个大的电路板的CPU和内存控制器,和我们有一些热管道连接这些芯片大散热器正前方的排气扇。
分析温度
如果我们想分析一些芯片的温度,我们可以打开流模拟插件从命令管理器通过单击按钮,然后将需要创建一个新的模拟。现在,流仿真插件开始向导界面。所以即使你从来没这样做过,大多数时候,你就可以很快记住怎样做它按照向导中的步骤。
只是给你一个想法,我们要创建一个新项目在这里。我打开向导,我做的第一件事是给它一个名字像最大的CPU使用。我将选择任何我想要的的配置模型。在某些情况下,您可能有一个全面详细的版本组装所有的内部细节。但是你也可能有一个简化版本,同样,这些组件被表示为简单的挤压,或其他单一的身体这是我们经常看到的。
所以我们要给它一个名字,并确保我们在正确的版本的模型。我们可以扔在我们单位,例如,国际标准单位,也许摄氏温度。然后我们可以选择我们想物理特性包括什么,模拟实际物理效应考虑进去。例如,如果我们正在寻找固体组件内部温度,当然,这意味着我们需要考虑热传导,所以我们将旁边的复选框。
如果有效的空气自然对流上升是很重要的,我们将打开重力复选框。尽管如此,在这种情况下,我有一个大风扇的空气,所以这可能不是那么重要。当然,还有其他的东西我可以打开像辐射传热。比方说,真的热或者外面的阳光。我甚至可以做一个时间的仿真实际需要加热或多长时间需要多长时间冷却后关闭设备。
液体库
我们这里有一个液体库。当然,大多数时候,我们会指定空气在这样的产品。在某些情况下,您可能有一个水冷却的设置,在这种情况下,你也可以添加水分析和定义一个单独的液体在泵内的水行或空间。你会注意到我们有热管在这个模型中,但我们不需要模拟内部液体或面对热管的变化,因为只是带来热量的能力spike-heat管规范的供应商。
所以我们不需要模拟这些复杂的物理学。我们也将在我们的默认的固体材料。我们要选择一个绝缘体材料,这是零在活动。然后我们会指定其他材料后,铜等。我们可以把一些壁条件,我们假设光滑的墙壁,没有辐射传热。我们将只使用默认的环境条件,海平面温度和压力。
一旦完成,我们会有一个新项目。然后我们可以去指定的其他详细的设置条件。例如,边界条件,将那里的空气能够得到的盒子。在这种情况下,我有一个发泄在左边的外壳,和一个在底部。而在原模型与实际具体槽剖面这里——他们已经简化为一个简单的矩形断路器。
如果我们想要,有一种方法来指定整个模式是什么,这样气流相应减少。但是它会很简单,面对选择,例如,指定我们称之为一个环境压力边界条件。这就意味着边界条件会让空气进入或离开系统基于我们放入任何其他流条件,如体积流率。
我们也有一个风扇,也就是把热空气从系统。当然,我们可以把另一个边界条件的,比如,一个固定的体积流率。但是如果你熟悉的粉丝,你知道你实际上得到的流量从风扇将取决于其他很多因素,特别是如果有什么限制我的流这样的散热器。
曲线
如果我移动,吸热,或者我让我们删除一些,我需要把在实际风机曲线。现在流模拟图书馆一些有限的有趣的曲线,如果我要去这里,创造风扇状态只需选择这张脸说是出口风扇,然后我们需要浏览并选择我想用的风扇。去年,我们有一些。我可以选择其中一个,你会看到如果我进入实际的工程数据库本身的数据包含在这里是一个曲线显示在风机的压降之间的关系或压力和体积流率上升。压差降低体积流率越大。
如果我已经选择了我的球迷,我想设计这样的其他东西吸热,这是一个很好的选择。如果你不知道要什么粉丝,你不需要使用它。你可以放在一个流量,可能会帮助你决定哪些风扇模型,你需要选择。也有一些不同的固体材料,当然,我们会穿上。例如,有些连接器我们可以假设塑料,或者我们想要的是钢铁,这只是一种选择组件和指定材料并点击封面。我有一些预定义的材料例如不锈钢321。
所以,这都是很简单的。现在,如果你没有风扇曲线已经在图书馆,你可以要求供应商再一次可能在任何页面得到的风扇会简单地键入这些属性就像刚才我给你们。一样的可能与固体材料导热系数和比热。但其中的一些其他更复杂的组件在黑板上吗?当事情变得有点复杂,我们需要利用电子冷却模块的功能来更准确的数据。
CPU
当然我会给你一个例子。这里的CPU。如果我们把它看一些内部,我们可能会发现,你知道的,那里的硅片。实际上,这可能是一个英国地质调查局可能还有一个塑料壳的,甚至热洗涤器。这是一小块铝帮助降温。
我要假装导热热阻或整个芯片在各个方向都是一样的,我们可以马上告诉,这不是又一个很好的假设,对吧?我们知道热量会得到的芯片底部的董事会去向不同的地方这热管连接。所以,我们如何解释或其他因素,如PCB的内部是什么样子?好吧,这就是这些功能和电子冷却模块。第一个我要看看叫做PCB生成器,PCB层定义。如果你有一个电路板,当然是由交替层和介质和导电材料,和你有地面的痕迹计划并没有什么,所有的内部特性,当然,导致传热。
就像我们说,一开始,越来越多的产品变得越来越小。例如,手机有这个星球上最薄的情况下。我们需要考虑一些因素,确保准确模拟传热,任何情况下,董事会本身是唯一让这些组件的热量。所以什么PCB生成器,它允许您在实际层信息从董事会到图书馆流动模拟。
然后计算等效热性能,包括有多少热阻通过董事会,可能非常高而有多少阻力的平原,这可能是低得多。我们可以把数量的导电层,例如,培育出董事会。我们可以把热覆盖。例如,平地可能几乎所有的铜,所以它可能是80%,或你知道一个简单的功率跟踪可能是20%。我们可以把层的厚度,并指定什么材料——无论是铜或FR4或别的东西如果是介质。
PCB发电机
从这一切,PCB发电机计算热性能。现在,我们得到这个信息在哪里?当然,这是一个问题。然后你可以打电话给董事会布局团队或者公司做到了对你和问。
但是如果他们不确定,最好的地方是在实际板布局他们使用的软件。例如,如果他们使用SOLIDWORKS PCB,叫做层堆栈管理器,这实际上列表相同的信息作为电缆显示所有图层无论是介质或导电材料和厚度是什么。
结合看痕迹的自上而下的布局将帮助你输入这些层和覆盖在每一个。其他板布局项目有相同类型的信息,无论是LTM设计师或垫或任何其他的。例如在我们的模型中,我有点自定义层板,我可以。如果我只是去印刷电路板的功能,我从图书馆可以选择它是这样的。
我有我所有的材料特性,然后定义本身。当我把这信息,SOLIDWORKS做所有的工作,计算的有效热导率在不同的方向,我所有要做的就是选择的部分。所以,不需要自己做一些数学在Excel电子表格。现在,如果你想占等更复杂的电路板功能通过下面的一个芯片,这是铜的,你也可以将这部分分成几个其他的身体。
例如,一个简单的矩形下面草图,芯片,做一个分裂特性,然后董事会将两个固体。你可以把铜在其中的一个代表那些通过,然后其余的董事会将仍然是这个,印刷电路板功能,我们只是看着。让我们看看另一个例子,这些芯片本身呢?这些显然是建模为一个简单的挤出特性,所以我需要一种不同的方式将这一信息。
Two-Resistor组件模型
这就是电子冷却模块的另一个功能叫做two-resistor组件模型。two-resistor组件模型就是我们所说的一维网络组装或网络继电器,这是创建和改进的电平标准更准确地给你结温。换句话说,实际的硅晶片的内部温度在芯片内。它是基于两个简单的数字描述组件的其他材料是什么样子的。
因此,而不是试图假装整个芯片是一样的,我们可以把这两个值,JB junction-to-board阻力,JC junction-to-case阻力和有一个更准确的热下来向董事会或吸热。所以,再一次,我们得到这些值在哪里?我们如何找到JC数据或数据JB或类似的东西?在大多数情况下,如果你拉数据手册。例如,这是一种内存控制。
这是一个很长的文件,但是如果你做了一个快速搜索或滚动下来,你最有可能找到页面,如销配置表,那里可以看到,有一些热阻的价值观。所以,我们得到我们所需要的两个值的单位,我们需要,也就是温度/热功率,所以摄氏度每瓦特或开尔文每瓦。
所有我们需要做的是找到这两个数字,我们可以把他们放在SOLIDWORKS的工程数据库。这是我们所需要的,两个数字。除此之外,我们需要把热生成率,什么力量芯片在运行,但当然,这可能会改变取决于应用程序。这两个属性通常是相同的芯片,他们永远不会改变。有时他们描述的不同,例如,θJA环境的热阻。例如,如果芯片并不直接向董事会山,他们可能以不同的方式描述它。也许是因为它有某种对峙。
不管怎样,你还是用两个电阻模型。所以,我可以进入我的设置。我可以创建两个电阻组件,去发现这样的组件从图书馆——LTC内存控制器。我有这两个属性在这里结衰变和结德波阻力。所以你可以看到热困难得多时间从底部的芯片。
它会流到顶部的热量更容易传播。我所要做的是选择组件和确保我剪顶面。因此,将结。然后我只是放在热权力运行它,两瓦特说。所以,会给我一个更准确的内部温度,我不需要担心做一堆数学或猜测在我的脑海里试图近似的材料。
另一种类型的组件,是常用的热这样的产品将是一个热管。我们讨论了在现实中,热管内部高导电流体的,他们通常使用两阶段工作。这就像是传热过程。液体汽化,该死,回流的大小取决于热管和重复。当然,这是一个非常复杂的两相流与传热问题的一部分。
事实上,真正的冷凝和蒸发部分超出了流动模拟的功能和大多数其他CFD工具。所以我们需要一个更简单的方法来表示这个通过热管传热。好消息是,热管制造商通常有一个值,可以描述有效。
我们不需要回到绘图板,试图模拟产品了。如果你看一个热管数据表,他们通常有一个热力性能图表或规范,通常显示多大的温差从一开始到最后的热管可以为给定的热功率处理。例如,根据您选择的直径,你可能会看到一个ΔT或12度的温差驱动把25瓦特通过一些简单的数学,因为我们正在寻找这是开尔文每瓦特或摄氏度每瓦。
我们可以打孔的价值,例如,12/24 = 0.5软件中的所有我们需要做的就是创建一个热管特性,把这个值0.5和您选择的组件以及阶段你要假设实际的热管被定位。当然,我可以选择它从树上和使用选择其他抓住所有的阶段在进口和出口处标热管。
,只会把适当的热量从芯片在这种情况下对吸热和我不必担心想假的材料或改变这个有效的热阻是吸热只是因为我重新定位,这是会发生什么,如果我试图假定它是纯铜。
现在,可能会有其他的事情,我们需要增加这个设置。如果我们切换到完成一个你可以看到一些例子。我们有我们的球迷,我们这里有一种不同的热源也就是体积。这是传统的或不准确的方法如果你找不到那些two-resistor组件。
所以在某些情况下是必要的。我们有一些热管道,我们有一些two-resistor组件。我们甚至有我们称之为热电冷却器,如果你熟悉它的一个活跃的冷却装置,目前进入它帮助把热量从一边到另一边。在所有这些情况下,我们可以选择我们想要使用的值只是定时从图书馆现有的项目。所以我们可能有一个热电冷却器,我们在工程数据库已经创建正确的属性。
好消息是不管是TEC甚至只是一个简单的固体材料,电子冷却模块有一个多的版本库的物品。举个例子,如果我们讨论的是一个简单的固体材料代表其芯片注册组件本身,一个示例回路板,球迷从十几个不同的制造商,甚至热垫或热粘贴。所有这些都包含在这个扩展库。可能有几百项。
举个例子,如果你想要使用的一些更传统的方式设置,它仍然是——它会提供很多大的列表选项可供选择,也许给你一个更好的主意什么样的属性你应该期望从一个定制的组件,你想。
如果你不知道所有的这些属性库,您可以创建或只使用默认值,也可以直接保存到文件一部分在SOLIDWORKS这意味着如果你要芯片,你经常使用,当你把它带过来,让你的组装,然后创建一个流仿真项目,两个电阻组件或另一个模型,可以立即导入。
如果我们回到我们的分析,再一次,我们得到我们的材料,我们有排气扇,和所有其他组件,我们可以运行这个仿真,当然,这将给我们的气流模式,这些芯片的温度,我们可以测试我们的会议是否规范。你只要点击运行按钮,这是要生成匹配,然后开始分析。
如果我们看看这个窗口是什么样子,我们会看到自动决定如何改进测量本身。您可以手动细化网格的部分如果你想。但是默认设置通常很好地捕捉他们。在这种情况下,我们使它很粗。
只是要花一分钟的时间来解决,但我们会看到计算启动我们所说的价值目标。他们基本上是在芯片传感器测量的温度就像我们谈论。仿真计算是气流通过该系统。模拟气流模式本质上要继续寻找,直到达到收敛。收敛的意思是,我们发现这部分的稳态行为。
气流模式都是常数,温度不再变化,这是要模拟运行设备在很长一段时间,直到一切都稳定。一旦你开始看到所有这些旧图的解算器窗口,你就会知道,我们接近收敛。当然,当它发生的所有那些小进度条将点亮绿色和将会结束。然后我们可以去看结果。
我可以看看我的温度太高,我的气流模式是什么样子的。有各种各样的结果图,可以直观地展示你的分析。例如,削减情节,这本质上是一个截面视图,显示你可以任何形式的结果,如温度或速度。在这里,我们有与简化,这样我可以看到它使气流模式。空气进入我想去的地方,它被屏蔽。
我也可以看到诸如网格,找出改进措施做了多少钱在这个例子中,您可以看到它细分网格的散热器,以确保它是正确计算空气通过鳍。我们可以展示很多其他在组件表面温度,甚至三维气流模式在盒子里面。
现在的问题是,一旦我们做过这样的分析和评估基线设计,我们能做些什么来改善它吗?SOLIDWORKS流模拟的整个点因为我们融入SOLIDWORKS CAD工具。在这一点上,我可以做出改变,再次运行分析,看看会发生什么。如果我看我的一些视觉的情节,比如,这里的流动轨迹,我可以定性的猜测,你知道,我想尝试什么?什么会更好?
在这种情况下,由于位置,空气越来越转移到角落里,被卡住了。如果我此举芯片,看看能不能打开,进气孔,让周围的空气会以另一种方式,我想要的。我可以更改尺寸或创建一个配置之前我做出这样的变化,这样我会有两个版本。这里我有另一个组件的配置流模拟b .我就切换到一个牧师,你可以看到我的记忆芯片被移动,然后我需要做的就是点击运行,分析同样的计算,得到所有的条件都是一样的。我不需要重做,只是因为我改变了几何。
现在,如果我运行这个模拟得到另一组的结果。在这一点上,我可以看着他们并排找出哪一个是更好的。我可以用所谓的比较工具。有一个比较工具,你可以点击下拉,您可以选择您所创建的任何不同的分析在这个大会,看看所有不同的情节,这些结果将加载和并排显示在这个菜单在屏幕底部的一半。例如,如果我看我的温度是在组件。
你可以看到,我有一个叫LT3029,温度。这是内部的结温two-resistor组件。你可以看到它下降一点。移动,ram芯片有足够的气流模式可以减少它的影响。很明显,在很多情况下,我们将谈论变化可能只是几个度如果当我们看重新定位多个组件或者改变吸热。
所以很明显,如果我们有一个小的优势,我们要确保我们尽可能准确地捕捉这内部温度。如果我们假设转变只是,你知道,由纯硅,例如,我们将会是一个小范围的不同精度的基础和可能不是我们真正需要的。所以所有这些特性的目的是确保我们想尝试在SOLIDWORKS的比较是给我们一个正确的结论。当然在这种情况下,我们可以看到从定性的气流模式变化是一个不错的选择。
但我们也要确保如果我们真的是在热的风险约束。所有这些组件属性可以直接从供应商数据表,这将帮助你在这些结果有信心,知道你真的会看到这样的结论当您构建,测试,并提交资格。其他类型的问题,你可以用这种工具将检查外壳的机械设计方面我需要多少东西或者我应该把风扇放在哪里,如果我只需要一个或两个。
我们都想让产品更可靠的球迷更少,特别是,如果噪音是一个问题。再次,也许组件属性本身不发生变化。这可能是相同的芯片,但是我们知道我们有更少的空气和更多的信心基于无论我们芯片温度变化在机械方面。我们知道这是一个平衡的解决方案,因为我们有一个非常庞大的用户群体中使用模拟和经常使用这种类型的过程。电子冷却又是最常见的一种。除了,你知道,工业或能源行业,我们有ioSafe和定制的高科技电子消费产品组。
学习更多关于SOLIDWORKS流模拟电子冷却模块。你也可以联系我们直接上如果你有任何技术问题你现有的SOLIDWORKS产品或是否能做一些你正在寻找的能力。
