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Flotherm 热仿真的精度探讨

coolingme

Robin Bornoff 经常写一些有趣的文章,最近看了他的3篇关于仿真精度的文章《All models are wrong, but some are useful》,很受启发。

Robin 说他们销售人员经常会碰到客户这样的问题:

“你们的产品精度有多高?”

而销售人员的回答经常如下:

“足够高了,够你用了。”

“精度依赖于你的输入条件”

“它与你测试的设备精度有很大关系”

这些回答当然不能让客户满意,通常被逼急了的时候,销售会给出这个直截了当的回答:

“一般预测温升的误差在10%的范围之内”

客户的反应通常是:

“嗯,真的?那还不错”

 

但是实际上,我们作为CFD的使用者,我们扪心自问,真正的误差是多少?来源有哪些?

I 损耗

在flotherm 计算中,一般是假设热源是稳态过程,即均匀发热,且损耗不随时间变化的。这其实与实际是有出入的。

而且,从同一条生产线上拿出的两个芯片,其发热量也可能有10%的差别,参考另一篇博客。

在flotherm 的detail 模型中,假设die 是硅制成,且是均匀发热。而实际芯片的die 不是单一材料,也可能不是均匀发热。

这是CFD 使用者无法控制的事情,所以对于一般的芯片仿真精度,10%的误差是肯定有的。

II 网格

这个是除损耗之外的自己能控制的参数,依赖于操作者的经验。

当然,还是有一些小tip的,比如:

1. 温度/压力梯度大的地方一定要加密网格。

2. HEATSINK 表面至少3mm需要加密网格。

3. PCB 表面需要加密网格(如果PCB是主要散热路径的话)

4. FAN MODEL 的进出口需要加密网格。

5. ……

Flotherm 热仿真的精度

III 模型

比如针对芯片,有几种建模方法:detail 模型,delphi 模型,双热阻模型,block 。它们与实测的误差分别如下(粗略估计)

Detailed ~5%

DELPHI ~10%

2-R ~ 20%

Block – ~20%

因为flotherm 自带有比较全的chip 元器件库,所以不需要自己手动建模。而针对其他元器件,以此类推,需要自己定义各种热阻。比如插件类的电感,电容,电阻等。(这部分是最繁琐但也是最重要的工作)

 

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