文章关键词:裕兴木兰、EDA、PhySim、芯瑞微(上海)电子科技有限公司、eda软件、芯片、多物理场仿真平台PhysimML、电热协同仿真软件PhysimET。

上期推文为大家介绍了使用芯瑞微(上海)电子科技有限公司推出的具有自主知识产权的多物理场仿真平台PhysimML中的电热协同仿真软件PhysimET对添加汇流条的PCB进行电热协同仿真的案例。PhysimET的仿真结果证明,添加汇流条后可以有效地降低整板的温度及功耗。在部分应用场景中,汇流条的外型需要根据PCB layout进行定制,并非规则的长方体,本案例介绍了这种情况下,添加异形汇流条的电热协同仿真分析过程。

一、仿真设置步骤
01案例模型导入
首先打开PhysimML,选择需要仿真的案例并将其导入。该案例为某大型服务器的PCB中的一部分,导入后模型如图所示。

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案例TOP层设计视图

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L02层设计视图

02 修改仿真材料信息
检查叠层信息,修改相关材料,本例将所有金属层的材料修改为Physim-ET自带材料库内的copper_20,即电导率随温度变化的金属铜,将所有介质层的材料修改为FR4。

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案例叠层设置

03构建电源回路
在Net Pane中选择需要仿真的电源网络和地网络,如图所示。

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仿真网络的设置

本案例中由一个六相电源为负载供电:将电源设置为Vsource,负载设置为Sink,电感设置为Discrete。

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电气模型类型设置

设置该多相电源的电压值为12V;负载端载流120A。

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电气模型参数设置

04 提取电源树
提取本案例的电源树模型如图所示。

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电源树模型

05 添加异形汇流条
PhysimET内嵌的Basic3D模块,可以快速高效地创建、修改3D汇流条模型。

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Basic3D中的汇流条模型

在Power Bar 3D Object中添加该汇流条模型,并调整其所在层与位置。

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设置汇流条位置与层

设置完成后,可以查看加载汇流条后的PCB 3D模型,如下图所示。

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异形汇流条布局3D示意图

设置热仿真场景与条件 本案例的仿真场景为添加汇流条的裸板焦耳热仿真,在软件设置界面选择Joule heating only即可。

06 热仿真场景设置

设置仿真环境为自然对流,环境温度25度。

二、对比分析

仿真结束后,通过对比添加汇流条前后的电流密度仿真结果云图,可以观察到:汇流条起到了显著的辅助载流作用。

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添加汇流条前后的电流密度结果对比

对比添加汇流条前后的温度分布结果,可以看出:添加汇流条后,该区域的温度整体下降约2.1℃,且温度的分布趋势也有明显优化。

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添加汇流条前后的温度结果对比

三、总结

PhysimET支持添加异形汇流条的电热协同仿真分析,根据实际设计的需求而完成用户的仿真分析。

通过PhysimET内嵌的Basic3D模块,用户可以方便快捷地导入、修改sat、step等通用格式的三维文件,也可在Basic3D内完全自主地设计、生成异型汇流条。

PhysimET采用了全3D网格剖分技术,将汇流条等外部结构和PCB整合建模后,共同进行网格剖分、仿真,从而确保了这类复杂场景下仿真结果的精度与可靠性。