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电子元件的热分析

图片来源:DmitrySteshenko / Shutterstock.com

由于热应力,设计电子技术装置的难度增加了。随着电动汽车和电动飞机的发展,为了跟上最近制造更小、重量更轻、效率更高的电子设备的趋势,设计师们依靠改进的热分析系统或工具。

热分析显示了电源对产热的影响及其对电子器件不同部件的影响。在大多数情况下,电子设备的效率取决于增加的电源,所以设计师需要不断地分析产生的热量,并找到驱散设备热量的方法。

电子设备

电子设备包括由各种元件组成的电路。这些电子元器件可分为两类,即无源元器件和有源元器件。有源元件可以改变、增加或减少输入能量的增益。然而,有源组件依赖于无源组件才能正常工作。

在电子电路中,由于有源电子元件提供的能量增加而产生热量。这种热量会伤害电路,并对设备造成永久性损坏。因此,在设计一个设备时,电子元件的选择是必不可少的。

为了提高器件的可靠性,对其电子元件可能的热行为进行预测是必不可少的。有几种方法是基于繁琐的数学和公式,可以预测电子元件的热图像。一般来说,任何电子系统的热设计都是由系统的热参数和电子元件推导而来的。

热管理

热管理的重点是适当的热控制。如上所述,热量会限制微芯片和其他电子元件的性能,从而从寿命和成本方面降低设备的可靠性。

在LED照明等工业部门,对精确热分析的需求已经增加。改进的热管理系统将确保电子设备良好的散热,从而提高处理能力,并带来高紧凑性。

电气工程提高电气安全水平

电气工程的主要重点在于提高电气的安全性和可靠性。这涉及以下领域的更多研究和发展:

  • 电弧闪光评估研究(以确保符合NFPA 70E和NFPA 70 (NEC)的入射能量分析)
  • 短路研究和复杂电路分析
  • 一种改进的电力系统模型,涉及到能源的产生、传输和分配
  • 涉及环境和地震资质的电气危险区域分类
  • 电气/电子设备陈旧问题的技术解决方案app亚博体育
  • 火灾概率风险评估及电路分析
  • 电气系统设计的评估
  • 负荷流量测试

用于热管理的技术

各种软件通过模型和计算流体动力学帮助进行热分析,从而更好地管理气流和部件和各种接头的温度。

在电子器件的发展过程中,热管理的工具有很多。例如,电气瞬态分析仪程序(ETAP)作为一个安全管理程序,用于测试负载流量,短路,闪弧,电机启动,和其他协调研究。同样,SKM系统分析公司也参与电力系统分析和开发软件,用于故障计算、协调、负荷流量、闪弧危险、电机启动、接地、谐波、可靠性、电缆牵引、暂态稳定和许多综合安全管理方案。

电子元件热分析的分析工具

等效热电路(ETC)

这是一种基于等效电路参数研究的传统热分析方法。这种方法包括识别电路及其热流系统,然后确定每个元件。首先,等效热电路将电机分成不同的区域,其中温度被假定为恒定。

由于节点数量的减少,评估功率对电路的影响变得方便。能量从一点传到另一点,因此由热电阻触发。每个电阻中的电流与从一个节点传递到另一个节点的热功率相关。在该系统中,每个节点的温度估计数对应于稳态。该系统还允许增加电容来测量瞬态热剖面。

有限元分析(FEA)

固体中传导的研究使用有限元工具,如Flux 2D/3D软件。该软件的主要好处是,它提供了一个更好的了解内部的热交换电机。Flux的另一个优点是它的操作时间最短,并且使用方便。

Cadence,一家计算软件公司,已经设计了一种仪器来进行完整的热评估。它的系统是基于固体结构的有限元技术和流体的计算流体动力学(CFD)的结合。

Cadence多领域系统分析事业部产品管理总监CT Kao表示,电气性能取决于热分析的准确性。他说,同时考虑几个参数,比如漏电和电阻,对更好的设计是很重要的。

摄氏热求解器执行静态(静止)和动态(瞬态)电热模拟基于在先进的三维结构的实际电能流,并提供了真实系统的行为的最大可见性。Cadence公司宣布其Celsius Thermal Solver是第一个完整的电-热联合仿真解决方案,适用于从集成电路到物理容器的所有电子系统。

参考书目和未来读物

埃米利奥,M.D.P.(2019)。功率器件的热分析。(在线)可以在:https://www.eetimes.com/thermal-analysis-for-power-devices/

马尔凯,诉(2018)。电气设备热分析。不同方法综述。app亚博体育牵牛星HyperWorks内幕。(在线)可以在:https://insider.altairhyperworks.com/thermal-analysis-of-electrical-app亚博体育equipment-different-methods-review/

电子元件热分析(或者,是电气元件)?Fauske Team, LLC. 2018。(在线)可以在:https://www.fauske.com/blog/thermal-analysis-of-electronic-components-or-is-it-electrical

Akole, S.S.和Kulkarni, V.B.(2016)。利用热成像技术对有源电子元件进行热分析。ICTCS '16:第二届国际信息和通信技术竞争战略会议论文集,37岁的1 - 6页。DOI:10.1145/2905055.2905095

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博士Priyom玻色

写的

博士Priyom玻色

Priyom拥有印度马德拉斯大学植物生物学和生物技术博士学位。她是一个活跃的研究人员和经验丰富的科学作家。亚博老虎机网登录普里约姆还与人合著了几篇发表在知名同行评审期刊上的原创研究文章。yabo214她也是一个狂热的读者和业余摄影师。

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