通过安装大量的散热器和风扇以及穿过手指，电子系统的热管理不再是您可以处理的东西。如果您正在建立高性能产品，并且您不希望它们过热或烧坏使用，您需要实际工程师进行热性能。
电子产品的本质就是变热。这也是他们的天性，做事不平衡，而且很难管理。半导体器件在冷的时候工作得最好，在热的时候必须降低性能。过热会导致芯片过早失效。芯片温度越高，故障越早越肯定。
在平均水平上，IC功耗正在上升，以及PCB密度和组件计数。举办年度设计竞赛的导师图形已经看到提交的复杂性和密度飙升，平均超过2000个组件，包装成58平方英寸。如果这些组件中的任何一个失败，则产品失败。
热管理不仅仅是为了处理关键部件的最大功耗而过度设计的问题。这需要真正理解系统的热动力学，包括环境因素。唯一的方法就是通过模拟。
模拟的复杂性
热模拟，在一般意义上，是一门很容易理解的学科，但是电子系统的复杂性使其更具挑战性。
电子设备由实体组件组成，包括pcb、电子封装和设备、电缆、风扇、散热器等。这些组件的热特性是气流对流传输的函数，物体之间狭窄的区域使之复杂化，以及物体内部的传导，物体复杂的内部结构使之复杂化。
物理产品的大小与内部元件和电路的大小在规模上存在显著差异。通常，尺度差异可以从微米到米不等，在无法直接在模拟中表示几何形状的情况下，需要使用行为模型。
正确建模电子系统需要具有相当多的信息，包括组件热数据，功耗，材料特性，层厚度和接口电阻。通常，其中一些信息缺乏或质量低。
这些因素的结合——大量的元件、大规模的差异和缺失的数据——使电子设备的热模拟成为一件相当具有挑战性的事情。但它必须存在的典型设计工作流程使它更加复杂。
传统的方法
用于电子系统的热仿真的典型工作流程通常如下所示：电子设计师和机械设计师都独立工作，仅在外形因素和接口交换信息。当他们都完成了他们的工作时，他们每个人都将他们的数据发送到分析师，以便在分析师请求形成的任何出口。几个星期后，分析师将他们堆回一堆彩色图像，以显示它们是否存在问题。然后，它们添加散热器，管道，以及在该过程后期可以添加的易于修复。如果问题是严重的，他们可能会向后推回表，因此他们可以做出更具侵略性的修复。
虽然我的描述有点扭曲，但其中有更多的事实。机械和电子设计通常运行在不同的工作流程。从电子设计自动化(EDA)和机械设计自动化(MDA)系统导出设计数据、收集缺失数据、建立分析模型，然后运行(和验证)热模拟的过程是耗时和困难的。
从历史上看，电子系统的热模拟一直是专家分析师的领域，他们具有热设计和CFD技术的专业知识。大多数情况下，它是在产品开发过程的后期完成的，当机械和电子设计基本完成时。
一个更好的方法
迟到的热模拟总比没有做到这一点，但是当它提供的反馈时，它并不像是这样做的那样好，可以用最小的成本结合到设计中。然而，使这种变化并不像刚决定它需要完成一样简单。
现有的热仿真工具 - 无论是通用的，还是针对电子系统进行优化 - 不要借给自己在开发过程中使用。这不是故意的;这只是如何随着时间的推移创建和开发的工具的一个文物。
Mentor Graphics最近发布了FloTHERM XT，这是一款用于电子系统热模拟的工具。它与前身FloTHERM(没有“XT”)的不同之处在于，从概念设计开始，它将在整个产品开发过程中使用。
创建早期仿真软件的一个重要关键是让设计工程师和专家分析人员都能使用它。这不是关于“简化”，而是关于精炼、精简和在产品中构建更多智能。
与EDA和MDA工作流的集成是优化的起点。在电气领域，Mentor Graphics能够提供与其EDA工具的紧密集成，而EDA工具恰好是业界最流行和最广泛使用的工具之一。在机械领域，我们能够使用FloEFD CFD产品的技术，该产品与主要CAD应用程序紧密集成，旨在使模型简化和清理成为(大部分)自动化过程。在这两个领域中，FloTHERM XT能够清晰地同步信息，因为模型正在更新和改进。
在FloTHERM XT中，网格划分是一个重要的优化问题。它使用了一个八叉树，或浸入边界，半自动工作的方法，并可选择手动网格调整。
FloTHERM XT的解算器是专门为电子系统调整的。例如，在大多数电子应用中，湍流不如功率耗散、材料、流动速率或界面阻力重要。然而，由于在某些情况下紊流可能是一个问题的来源，程序提供了层流、过渡流和紊流的选项，限制了模型的类型，以避免混淆。
早期热仿真
电子系统早期热模拟的好处是相当引人注目的。通过在项目的概念阶段进行模拟，就有可能对设计方案做出明智的决定，并最终创造出更好的产品。虽然FloTHERM XT并不便宜(大概是一辆好车的价格，给人一种规模感)，但它很容易集成到现有的EDA/MDA工作流程中，而且很可能很快就能赚到钱。如果它碰巧发现了您可能没有注意到的过热问题(从而避免了昂贵的召回或意外的保修费用)，那么它可以在您第一次使用时为自己买单。
导师图形
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