DC/DC电源模块散热器模型设计及其热分析仿真技术研究

 温度是影响DC/DC电源电路可靠性的重要因素之一。高、低温及其循环会对大多数电子元器件产生严重影响。它会导致电子元器件的失效，进而造成电源整机的失效。多芯片模块(MCM)和高密度三维组装技术的出现使得电子设备的热流密度越来越高。科学合理地设计电子设备以满足其热性能的要求在电源模块设计中至关重要。热管具有一种高效的传热能力，配以合理散热鳍片，将提高散热器的散热效果。本文以数值传热理论为基础，通过3D设计软件Solidworks建立一套DC/DC电源模块的散热器模型，并利用热流分析软EFD.Pro对电源模块进行热分析仿真技术研究。

　　引言

随着电子元器件的小型化、微小型化，集成电路的高集成化和微组装等的发展，元器件、组件的热流密度不断提高，热设计也正面临着严峻的挑战[1]。电源散热结构的好坏直接影响到电源系统能否长时间稳定工作。以传热学和流体力学为基础，结合电子设备的具体结构，设计合理高效的散热装置，辅以先进的热分析软件仿真研究，为电子设备创造出一个良好的工作环境，确保发热元器件以及电源系统在允许的温度下能够稳定可靠地工作。

资料表明，为保证工作稳定性和延长使用寿命，芯片的最高温度不得超过85℃[2]。器件的工作温度每升高10℃，其失效率增加1倍[3]。为保证电子设备正常运行的安全性和长期运行的可靠性，采用适当、可靠的方法控制电子元器件的温度，使其在所处的工作环境条件下不超过稳定运行要求的最高温度。

　　DC/DC电源模块热分析流程

1)分析电源电路的布局结构，然后确定主要发热元器件。
2)分析电源电路对应的热路，确定传热途径，绘出等效的热模型。
3)利用Solidworks建立该电源散热器的3D模型，然后利用专业热仿真软件EFD.Pro，根据流体力学和数值传热学原理，结合实际的热边界条件，对建立的模型进行仿真模拟。
4)对仿真结果进行分析。通过对模型进行仿真模拟，分析其模拟结果是否符合电源正常工作的要求。

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