電力電子熱管理的案例
電力電子設備熱管理感悟
電力電子設備熱管理的范圍包括：熱源管控、散熱方案設計、散熱物料選型和設計、整機器件布局等，另外，含噪聲計算及其控制策略。
1. 熱源管控：功率器件選型問題，選擇結溫大、熱阻小、功耗小的器件進行設計，另外，對于熱敏器件需要嚴格控制；
2. 散熱方案：熱方案篩選，采用熱阻網絡法或集中總參法進行方案選型；
3. 對散熱物料，如散熱器、風機、冷板、水冷主機、空調等進行計算和選型；
4. 整機布局：根據器件功率大小、熱敏性程度和熱流分布進行合理布局，設計風道等措施；
5. 噪聲計算和控制策略。
電子熱管理CFD求解：AEDT Icepak降階模型，動態熱管理及快速優化解決方案【8月5日直播】
AEDT Icepak 是 Ansys Electronics Desktop（AEDT）平臺中用于電子熱管理的 CFD 求解器。它基于 Ansys Fluent CFD 求解器，可預測 IC 封裝、PCB、電子裝配體、外殼和電力電子設備中的氣流、溫度和熱傳遞，為電子冷卻提供強大解決方案。
8月5日，Ansys官方研討會『AEDT Icepak降階模型：動態熱管理及快速優化解決方案』從AEDT Icepak降階模型出發，講解動態熱管理及快速優化解決方案，下滑預約學習??
時間：8月5日（星期二），16：00-17：00
內容簡介：在電子設備行業中，隨著3DIC（三維集成電路）技術的快速發展，動態熱管理成為確保設備性能與可靠性的關鍵。為應對傳統熱仿真方法在復雜3DIC結構中計算量大、耗時長的挑戰，AEDT Icepak的ROM（降階模型）技術提供了一種快速且高精度的熱仿真解決方案。該技術通過一維ROM和三維ROM靈活應對不同熱管理場景：一維ROM適用于簡化的熱傳導分析，三維ROM則能處理復雜的熱對流和熱輻射問題。憑借ROM技術，工程師可在不犧牲精度的前提下顯著提升熱仿真速度，加速設計迭代，為3DIC的高效熱管理提供強大支持，成為行業熱仿真領域的突破性工具。
講師：
廉海潯 | Ansys應用工程師主管
同濟大學動力工程碩士。在熱管理，多物理場耦合有豐富的仿真經驗，目前負責Icepak的產品支持及多物理場解決方案的研究和推廣。
形式：線上
費用：免費
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技術鄰簡介：
技術鄰專注于工科技術社區，從最早的CAE技術社區（中國CAE聯盟）發展而來，在CAE領域有20年的教學和咨詢服務經驗。
展開 【12月14-16日 上海】ANSYS Icepak電力電子電信設備熱設計熱仿真專題培訓
各企事業單位：
ANSYS Icepak經過多年的發展，作為業界技術最完備的電子散熱仿真分析軟件，可以幫助工程師完成各種三維流體/熱分析，在通訊、消費電子、汽車電子、電力、家電等領域得到了廣泛的應用，已經成為電子散熱仿真領域最主要的工具之一。
ANSYS Icepak先進的模型與網格處理技術，可以求解幾何高度復雜的電子散熱結構；借助于高度自動化的ECAD數據導入實現微觀電子結構的詳細建模，輔以種高級流動/傳熱模型可以幫助用戶獲得精確的結果；完全自動的熱/結構/電磁耦合方案將復雜的電子多物理問題統一在一起求解，除了幫助用戶獲得更為準確的計算結果，還可以幫助用戶東西多物理場之間復雜的相互影響。
為了應對日新月異的電子散熱仿真需求，提升相關科技工作者的技術水平，同時也讓廣大散熱設計工程師更好的使用軟件，普及ANSYS軟件高級功能， 技術鄰特舉辦《ANSYS Icepak電力電子電信設備熱設計熱仿真專題培訓》，具體內容如下：
一、培訓目標
（一）、理解傳熱學、流體力學基礎原理；
（二）、掌握ANSYS Icepak軟件的使用功能和操作流程；
（三）、掌握電力電子電信設備的熱分析方法和技巧；
（四）、掌握電力電子電信設備優化熱設計方法；
二、講師簡介
趙老師，技術鄰特邀專家，20余年產品結構設計經驗，15年熱設計經驗，6年力學仿真經驗，獲得多項發明專利， 多個案例由ANSYS官方收錄。包括消費電子、通訊產品、電腦產品、電力電子產品的機械設計、熱設計和力學仿真。善于綜合考慮制造組裝工藝(DFMA)、成本優化、電氣絕緣、安規、散熱、力學強度和EMC。
展開 【12月14-16日 上海】ANSYS Icepak電力電子電信設備熱設計熱仿真專題培訓
各企事業單位：
ANSYS Icepak經過多年的發展，作為業界技術最完備的電子散熱仿真分析軟件，可以幫助工程師完成各種三維流體/熱分析，在通訊、消費電子、汽車電子、電力、家電等領域得到了廣泛的應用，已經成為電子散熱仿真領域最主要的工具之一。
ANSYS Icepak先進的模型與網格處理技術，可以求解幾何高度復雜的電子散熱結構；借助于高度自動化的ECAD數據導入實現微觀電子結構的詳細建模，輔以種高級流動/傳熱模型可以幫助用戶獲得精確的結果；完全自動的熱/結構/電磁耦合方案將復雜的電子多物理問題統一在一起求解，除了幫助用戶獲得更為準確的計算結果，還可以幫助用戶東西多物理場之間復雜的相互影響。
為了應對日新月異的電子散熱仿真需求，提升相關科技工作者的技術水平，同時也讓廣大散熱設計工程師更好的使用軟件，普及ANSYS軟件高級功能， 技術鄰特舉辦《ANSYS Icepak電力電子電信設備熱設計熱仿真專題培訓》，具體內容如下：
一、培訓目標
（一）、理解傳熱學、流體力學基礎原理；
（二）、掌握ANSYS Icepak軟件的使用功能和操作流程；
（三）、掌握電力電子電信設備的熱分析方法和技巧；
（四）、掌握電力電子電信設備優化熱設計方法；
二、講師簡介
趙老師，技術鄰特邀專家，20余年產品結構設計經驗，15年熱設計經驗，6年力學仿真經驗，獲得多項發明專利， 多個案例由ANSYS官方收錄。包括消費電子、通訊產品、電腦產品、電力電子產品的機械設計、熱設計和力學仿真。善于綜合考慮制造組裝工藝(DFMA)、成本優化、電氣絕緣、安規、散熱、力學強度和EMC。
展開 
電力電子器件可靠性之熱設計交流會
尊敬的女士/先生：
電子技術日新月異的發展對船舶、航空、航天、通信、汽車、軍工等各行業都產生了極其深遠的影響。在電子系統設計中我們需特別關注其可靠性，而在影響電子產品可靠性的幾個關鍵問題中，散熱問題最為核心。基于此，為幫助高校及國內科研單位提升電子產品熱設計水平，海基科技將聯合Mentor Graphics公司共同舉辦“電力電子器件可靠性之熱設計交流會”，本次活動于2016年5月27日在北京開幕，誠邀您參加。
本次活動中，您將有機會與多位散熱專家共同探討熱仿真、熱測試相關話題；了解半導體器件的熱瞬態測試方法、半導體器件的功率循環及壽命預測、電子器件進行計算模型的校準等相關技術；并有機會親自參觀體驗先進的半導體器件熱特性測試儀器T3Ster。
報名請點擊：https://jinshuju.net/f/FqmKbghttps://jinshuju.net/f/FqmKbg
專家介紹
Andras Vass-Varnai：布達佩斯技術與經濟大學電氣工程專業博士，2007年加入MicRed團隊，擔任歐盟資助的 NANOPACK 項目技術主管，開發出DynTIM產品。在工業級功率循環測試系統PWT1500A（Power Tester 1500A）的設計和推廣中有深刻研究。2015年榮升為高級產品經理負責熱測試的相關研究。他的主要研究領域包括電子設備的熱管理、熱瞬態測試的高級應用、TIM材料的屬性、高功率半導體器件的可靠性研究，在國際上發表相關文章30多篇。
許欽淳：博士，Mentor Graphics MAD（機械分析部）高級應用工程師，工作地點臺灣。2008年獲得臺灣淡江大學機械專業博士學位。研究方向為熱管理，擅長電子冷卻、熱管、兩相流和流體機械。在T3Ster熱瞬態測試設備和熱管理方面，擁有多年研究經驗。
展開 【12月14-16日 上海】ANSYS Icepak電力電子電信設備熱設計熱仿真專題培訓
各企事業單位：
ANSYS Icepak經過多年的發展，作為業界技術最完備的電子散熱仿真分析軟件，可以幫助工程師完成各種三維流體/熱分析，在通訊、消費電子、汽車電子、電力、家電等領域得到了廣泛的應用，已經成為電子散熱仿真領域最主要的工具之一。
ANSYS Icepak先進的模型與網格處理技術，可以求解幾何高度復雜的電子散熱結構；借助于高度自動化的ECAD數據導入實現微觀電子結構的詳細建模，輔以種高級流動/傳熱模型可以幫助用戶獲得精確的結果；完全自動的熱/結構/電磁耦合方案將復雜的電子多物理問題統一在一起求解，除了幫助用戶獲得更為準確的計算結果，還可以幫助用戶東西多物理場之間復雜的相互影響。
為了應對日新月異的電子散熱仿真需求，提升相關科技工作者的技術水平，同時也讓廣大散熱設計工程師更好的使用軟件，普及ANSYS軟件高級功能， 技術鄰特舉辦《ANSYS Icepak電力電子電信設備熱設計熱仿真專題培訓》，具體內容如下：
一、培訓目標
（一）、理解傳熱學、流體力學基礎原理；
（二）、掌握ANSYS Icepak軟件的使用功能和操作流程；
（三）、掌握電力電子電信設備的熱分析方法和技巧；
（四）、掌握電力電子電信設備優化熱設計方法；
二、講師簡介
趙老師，技術鄰特邀專家，20余年產品結構設計經驗，15年熱設計經驗，6年力學仿真經驗，獲得多項發明專利， 多個案例由ANSYS官方收錄。包括消費電子、通訊產品、電腦產品、電力電子產品的機械設計、熱設計和力學仿真。善于綜合考慮制造組裝工藝(DFMA)、成本優化、電氣絕緣、安規、散熱、力學強度和EMC。
展開 【12月14-16日 上海】ANSYS Icepak電力電子電信設備熱設計熱仿真專題培訓
各企事業單位：
ANSYS Icepak經過多年的發展，作為業界技術最完備的電子散熱仿真分析軟件，可以幫助工程師完成各種三維流體/熱分析，在通訊、消費電子、汽車電子、電力、家電等領域得到了廣泛的應用，已經成為電子散熱仿真領域最主要的工具之一。
ANSYS Icepak先進的模型與網格處理技術，可以求解幾何高度復雜的電子散熱結構；借助于高度自動化的ECAD數據導入實現微觀電子結構的詳細建模，輔以種高級流動/傳熱模型可以幫助用戶獲得精確的結果；完全自動的熱/結構/電磁耦合方案將復雜的電子多物理問題統一在一起求解，除了幫助用戶獲得更為準確的計算結果，還可以幫助用戶東西多物理場之間復雜的相互影響。
為了應對日新月異的電子散熱仿真需求，提升相關科技工作者的技術水平，同時也讓廣大散熱設計工程師更好的使用軟件，普及ANSYS軟件高級功能， 技術鄰特舉辦《ANSYS Icepak電力電子電信設備熱設計熱仿真專題培訓》，具體內容如下：
一、培訓目標
（一）、理解傳熱學、流體力學基礎原理；
（二）、掌握ANSYS Icepak軟件的使用功能和操作流程；
（三）、掌握電力電子電信設備的熱分析方法和技巧；
（四）、掌握電力電子電信設備優化熱設計方法；
二、講師簡介
趙老師，技術鄰特邀專家，20余年產品結構設計經驗，15年熱設計經驗，6年力學仿真經驗，獲得多項發明專利， 多個案例由ANSYS官方收錄。包括消費電子、通訊產品、電腦產品、電力電子產品的機械設計、熱設計和力學仿真。善于綜合考慮制造組裝工藝(DFMA)、成本優化、電氣絕緣、安規、散熱、力學強度和EMC。
展開 熱管理解決方案 | 電子可靠性——多熱算過熱？
電源工程師如今可以使用比以往更強大的熱仿真工具，有限元分析和計算流體動力學甚至能夠為非常復雜的熱管理解決方案提供高精度的預測。
然而，這些新功能卻未解決最關鍵的問題：多熱算過熱？
電源是所有電子設備的核心。它通常需要在相對緊湊的空間中通過低成本來提供高功率和高電壓，為了滿足這些需求，電源設計人員必須充分發揮創意與技能。
但是創意需要依靠豐富的專業知識，電源設計尤為如此。為了解決電源噪聲、時序和效率要求，這全都離不開專業技術和經驗。遺憾的是，熱管理解決方案的反饋回路并非總是這樣直接。雖然令人驚嘆的強大熱工具可以非常準確地預測結溫、殼溫和環境溫度的分布情況，但是與了解具體的溫度相比，想要確定合適的溫度通常是一件更加困難的事情。
面臨風險的組件
降額方法一直是一種值得商榷的做法，但它在老式電子產品中有一定的合理性。因為一般固態機制通常需要幾十年甚至數百年，才會逐漸出現性能劣化、進而導致大量故障。降額策略更多關注的是功能（參數漂移等），其次才考慮可靠性。如今，可靠性問題已變得日益顯著，由于需要在更緊湊的空間內容納更多功能，如此精細的結構導致在幾年內或者甚至幾個月內就會發生性能劣化，即便設計人員遵守了傳統的降額方法也是如此。
展開 未來十年電力電子設備熱設計技術漫談
未來十年電力電子設備熱設計技術方向：選擇導熱系數大、熱容更大的新材料或多種材料和技術的綜合應用。
2D熱管、3D熱管肯定有一席之地，石墨烯材料已經在廣泛應用于消費型電子產品，比如：手機、電視、電腦之中，液態金屬在減小界面熱阻場合應用前景廣闊，間接的水冷和直接浸沒式的油冷也將登上歷史舞臺的C位。
直播 | 電子設備熱管理
4月7日 | 【Ansys*恩碩科技】電子設備熱管理
簡介：
請問您是否在為產品溫升過高煩惱？
請問您是否嘗試改進產品散熱/冷卻設計，但是效果并不理想？
請問您是否想熟練掌握電子熱仿真軟件Icepak的操作技巧，用來提升您的工作效率或自身專業技術水平？
本場網絡研討會將主要介紹Ansys Icepak基本功能以及其在電子設備熱管理上的應用案例。
合作伙伴：武漢恩碩科技有限公司
時間：16：00
地點：線上
費用：免費
點擊報名：https://v.ansys.com.cn/Live/e4d29dbe?source=jishulink
4月14日 | 【Ansys*恩碩科技】Ansys磁性元件及開關電源設計解決方案
簡介：開關電源(SMPS)是重要的電力電子設備，廣泛應用于各類消費電子、工業自動化、電力設備、航空航天、軌道交通等領域。開關電源的研發通常需要關注它的電路功能實現、損耗、發熱及EMC等問題。
展開 設計仿真 | 直播預告-電池熱失控仿真與電力電子散熱仿真解決方案
? 熱失控的早期檢測很重要。
針對上述問題，可以通過結合Elements和CradleCFD的耦合仿真解決熱失控的仿真分析。
新能源電控系統解決方案
新能源電力電子系統的小型化，對于溫控要求越來越高。
?由于高功率和縮小尺寸，需要進行熱管理，以增加高發熱密度。
?估計印刷電路板的溫度分布，元件由各種材料構成，以防止故障。
?研究使用風扇、散熱器、水套等的有效冷卻方法。
?用冷卻效率評估水套中的壓力損失考慮變速箱和變速器的熱效應。
通過逆變器的仿真分析案例介紹Cradle CFD的電力電子的快速熱仿真分析解決方案。
展開 
國防工業電子產品的熱管理，難在哪里？
除了各種復雜的邊界條件外，國防工業電子產品熱管理的最大挑戰是碰到短暫的熱沖擊問題。這些電子產品經常處于一種極端的熱環境下。假想一架停放在加勒比海的噴氣式戰斗機，現在要去執行一項任務。飛機此時處在海平面，溫度、濕度非常合適的環境下。當飛機升空后，將處于高海拔、低于冰點溫度的環境中，在幾分鐘甚至幾秒鐘內改變電子產品的邊界條件，因此飛機中的電子產品必須可以在較大范圍的環境溫度下工作。
另外，由于軍事任務的本性，勢必導致這些電子產品承擔較大的數據處理量，同時要求較快的數據處理速度，相應低，電子產品的熱耗會隨之急劇增加。因此，惡劣的環境條件、急劇增大的芯片熱耗，使得國防工業電子產品的熱管理面臨巨大的挑戰。同時，要求產品呈現輕量化、完美的可靠性也都增加了熱設計的難度。
對許多處于大氣層或者外太空環境下的電子設備來說，重量是一個非常重要的要素。重量越輕，產品持續工作的時間越長，花費的費用越低。很明顯，由于噴氣式戰斗機、導彈、坦克等的既有特性，使得電子產品處于惡劣的熱環境下，因此國防工業電子產品的熱可靠性是一個非常重要的因素。
下圖為一個成功的電子產品中熱設計扮演的角色以及環境對它的影響，可以看出，海拔、高溫、低溫、濕度、溫度沖擊、太陽熱輻射、沖擊振動、結冰、各類惡劣環境（真菌、沙漠、灰塵、煙灰等等）均對熱設計有不同程度的影響。
下圖顯示了地球大氣至外太空環境的溫度梯度、空氣組成，軍用或航空航天電子產品將會在這樣的環境下工作。
空氣的減少及密度的改變，會極大的影響電子產品的熱管理，二者對熱管理的影響可以參考下圖：
可以清楚地看出海拔對空氣行為的影響。電子產品的熱設計必須克服各類邊界條件，滿足產品工作的環境。
展開 一期一會 | 什么是電子產品熱管理？
這些解決方案，可分為芯片級、組件級、電路板級及系統級熱管理解決方案。
另一個重要的區別是被動熱管理和主動熱管理。不使用電源的電子產品散熱方法，稱為被動散熱解決方案；主動散熱解決方案使用電源（通常為電力）來提高對流流體的速度，或為熱力學或熱電裝置供電。被動散熱通常是首選方法，因為其不消耗能量，沒有活動部件，而且更具成本效益。不過，考慮到被動散熱管理方案永遠無法將設備溫度降至環境溫度以下，又或者被動系統不具備所需的熱性能，因此，設計中還會包含主動系統。
下面是目前最常用的高效熱管理方法，分為被動及主動解決方案。
被動熱管理方法
熱界面材料（TIM）：組件之間及組件周圍的材料，用于將這些組件與高溫隔絕，也用于將熱量從熱源散出。在灌封和封裝中，各種丙烯酸、環氧樹脂、硅樹脂和聚氨酯樹脂涂層會完全封閉組件、裝配體或整個設備。粘合劑、凝膠和潤滑脂等組件之間的其它類型材料，可在元件之間提供高熱導率。
熱擴散器（Heat Spreader）：將熱量從熱點傳導至較冷位置或另一個熱管理解決方案的物體。半導體封裝、PCB或電子產品外殼的幾何結構和材料可將熱能從熱點散出。在封裝和電路板層面使用球柵陣列、導線、過孔和接地層。在外殼中，來自電路板和電力電子產品的熱可通過緊固件和楔鎖直接傳遞至外殼或其它熱管理器件。
自由對流：最常見且最具成本效益的散熱機制是高溫物體周圍的空氣自然對流。由于熱空氣會因浮力的作用而上升，熱物體的熱能會進入空氣中，然后上升并離開部件，從而將較冷的空氣吸入，取代熱空氣。空氣是自由對流中最常見的流體，但在要求更嚴苛的應用中，會使用其它氣體和液體。
散熱器（Heat Sink）：附著在熱源上的一個物體將熱量從源物體傳遞出去，然后通過對流傳熱的方式將其耗散在流體中。
展開 用于井下電子設備的混合熱管理系統
來源 | Journal of Energy Storage
01
背景介紹
測井工具用于探測極端熱環境下地下石油資源的分布。當測井儀在深度超過5 km的井中作業時，環境溫度可能超過200℃。對于特定儀器，測井儀內部的井下電子設備的溫度在工作期間需要限制在 100 °C 以下。如果沒有熱保護，由于高溫環境和自生熱量的雙重影響，電子設備的溫度將很快超過溫度極限。因此，對普通電子設備實施有效的熱管理以確保其安全穩定運行變得非常重要。
02
成果掠影
近期，華中科技大學能源與動力工程學院羅小兵教授團隊提出了一種使用液體冷卻和相變材料（PCM）用于井下電子設備的混合熱管理系統，以延長工作時間。在該系統中，PCM和冷板內部分別布置螺旋管和S形管以加強熱交換。為了研究該系統的性能，研究團隊使用有限元方法進行瞬態流動和傳熱模擬。結果表明，歸因于液體冷卻的引入，混合熱管理系統將電子設備的運行時間從 230 分鐘增加到 450 分鐘。電子器件和 PCM 之間的最大溫差從 30 °C 降至 2 °C。此外，該研究還探討了流量、螺旋管間距、加熱功率和環境溫度對溫度控制性能的影響，為測井儀器的設計和優化提供了指導，對于縮短測井儀器的研發周期具有重要意義。相關研究成果以“A hybrid thermal management system combining liquid cooling and phase change material for downhole electronics”為題發表于《Journal of Energy Storage》。
展開 電子產品熱管理現狀和未來技術方向思考
我們仍以電學中的功能元器件來類比，儲熱片只能充當類似電容的功能，而非電池。
和電池類似，熱池也并非適用于所有的消費終端，它只針對那些短時間應用、可間歇性關斷的設備。搭載熱池技術的產品，設備在工作時產生的熱量被儲存起來，在不被使用的時候則將熱量釋放。熱池技術普及后，移動式電子產品可以充冷，成為克服當前材料導熱性、散熱空間限制的另一方式。
寫在文后
電子產品的熱問題正在以前所未有的速度引起人們的重視。本文簡述了當前可接觸式消費電子產品的熱管理現狀和面臨的限制，指出在當前的技術水平和設計框架下，手機等產品散熱已達上限，難以應對持續攀升的熱量。結合傳熱學基本特征，作者以可實現性為序，提出了散熱外設、提高集成度、建立微通道熱管理系統和熱池等幾個思路方向，簡述了各個方向面臨的問題，為電子產品熱管理技術研究提供參考。
仿真 xiu專欄作者 陳繼良
展開 