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采用SolidWorks2016版本的流體分析軟件FLOEFD對(duì)功率模塊IGBT進(jìn)行水冷散熱仿真案例，詳細(xì)介紹了軟件操作的步驟及過(guò)程，有助于入門學(xué)習(xí)及實(shí)際案例操作。附件包含案例操作PPT文件和模型的STP文件。部分文件內(nèi)容截圖如下：

三、應(yīng)用中的核心痛點(diǎn)與優(yōu)化指南盡管FLOEFD降低了CFD應(yīng)用門檻，但實(shí)際使用中仍需規(guī)避誤區(qū)，最大化仿真價(jià)值：1. 常見(jiàn)技術(shù)痛點(diǎn)? 接觸電阻仿真偏差：母排連接、觸頭部位因網(wǎng)格分辨率不足或建模方式不當(dāng)，導(dǎo)致焦耳熱集中現(xiàn)象未被準(zhǔn)確捕捉。? 幾何識(shí)別失效：CAD模型中的微小間隙、裝飾性特征未合理處理，影響流體域識(shí)別準(zhǔn)確性。

基于PCB板+IGBT模塊+散熱器總成精細(xì)化熱-固耦合仿真模型，精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)整機(jī)由于各層結(jié)構(gòu)CTE不同導(dǎo)致的“呼吸效應(yīng)”熱變形首先通過(guò)構(gòu)建PCB板+IGBT模塊+散熱器熱-固耦合模型，精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)因CTE差異導(dǎo)致的“呼吸效應(yīng)”熱變形，定位溫度循環(huán)動(dòng)載荷致Pin針焊層疲勞失效的原因；通過(guò)Creo參數(shù)化建模并與Ansys Workbench聯(lián)合，結(jié)合響應(yīng)面優(yōu)化Pin針結(jié)構(gòu)參數(shù)，尋優(yōu)時(shí)間縮至24h內(nèi)

我們使用Simcenter FLOEFD作為嵌入在MCAD NX環(huán)境中的CFD解決方案，以創(chuàng)建下面的封裝設(shè)計(jì)。由于FLOEFD有一個(gè)“封裝創(chuàng)建器”工具，支持使用參數(shù)化輸入對(duì)常見(jiàn)封裝類型進(jìn)行快速建模，因此可以在幾分鐘內(nèi)創(chuàng)建一個(gè)FCBGA(倒裝芯片球柵陣列)封裝模型。參見(jiàn)圖1。

IGBT應(yīng)用及封裝設(shè)計(jì)· IGBT特征化建模和開(kāi)關(guān)特性測(cè)試· IGBT寄生參數(shù)提取及系統(tǒng)性能分析· IGBT電磁性能分析和傳導(dǎo)路徑優(yōu)化· IGBT多物理場(chǎng)耦合特性分析· IGBT熱模型提取及系統(tǒng)性能分析· IGBT輻射干擾分析2. 驅(qū)動(dòng)/控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.

本文摘自微信公眾號(hào)：CST電磁兼容性仿真如果對(duì)CST電磁兼容性仿真感興趣的朋友可以關(guān)注或者掃描我的微信公眾號(hào)二維碼在CST電磁兼容性仿真3D建模的過(guò)程中我們經(jīng)常會(huì)遇到需要在CST微波工作室建立多個(gè)尺寸，端口，材料一樣的大型復(fù)雜的3D模型，比如下圖，這是英飛凌的一款IGBT總成模塊，很多高壓電驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品都用的這一款IGBT模塊。

_46_1_MATPOINT、Domain-IGBT4_47_1_MATPOINT、Domain-IGBT5_48_1_MATPOINT、Domain-IGBT6_49_1_MATPOINT； 圖3-7 分配計(jì)算域 ⑧ 雙擊 求解>流動(dòng)分析>計(jì)算域>Domain-FLUID-WATER，在計(jì)算域設(shè)置窗口中類型選擇“FluidDomain

以5.5 k W控制器為例，對(duì)其主要發(fā)熱器件電容及IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵極型晶體管）進(jìn)行熱仿真分析。1 控制器的前處理1.1 控制器結(jié)構(gòu)降階處理對(duì)5.5 k W控制器進(jìn)行3D建模，顯示控制器有1215個(gè)部件，控制器模型如圖1所示。若全部仿真會(huì)使模擬計(jì)算量和時(shí)間增加，一般需要進(jìn)行模型降階處理[5]。

求解處理：?完成建模和施加載荷后，?進(jìn)行求解計(jì)算。?這一步涉及到使用仿真軟件的各種功能，?如向?qū)А?項(xiàng)目樹(shù)、?分析樹(shù)等，?有條不紊地完成仿真分析任務(wù)。?例如，?在FloEFD中，?通過(guò)向?qū)гO(shè)置窗口進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)置，?幫助使用者完成仿真分析。?結(jié)果分析與優(yōu)化：?根據(jù)仿真結(jié)果，?對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化，?如調(diào)整散熱器散熱片的大小，?以確保溫度符合安全要求。?

我們使用系統(tǒng)行為建模工具來(lái)計(jì)算 18 個(gè) IGBT 和 18 個(gè)二極管中每個(gè)周期產(chǎn)生的平均熱損耗。 如圖 7 所示，電源模塊的設(shè)置與電氣特性類似，但現(xiàn)在我們考慮所有電流路徑。 IGBT 和二極管管芯的損耗行為是使用供應(yīng)商通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得的與溫度和集電極電流相關(guān)的表格數(shù)據(jù)捕獲的，并且可在產(chǎn)品規(guī)格表中找到。

它的參數(shù)化優(yōu)化功能能夠與我們的專業(yè)建模軟件Creo進(jìn)行無(wú)縫集成，從而實(shí)現(xiàn)從參數(shù)化建模到參數(shù)化自動(dòng)尋優(yōu)的完整流程。再借助Ansys自身的響應(yīng)面優(yōu)化工具，我們可以快速、自動(dòng)地找到最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，這正是幫助我們突破此技術(shù)瓶頸的關(guān)鍵。技術(shù)鄰：IGBT模塊的可靠性涉及電-熱-力多物理場(chǎng)耦合。請(qǐng)問(wèn)Ansys的多物理場(chǎng)仿真平臺(tái)如何幫助您更精準(zhǔn)地模擬這種復(fù)雜的相互作用？

wx_fmt=jpeg&amp;from=appmsg"></p><p><strong>CFD仿真和試驗(yàn)對(duì)標(biāo)</strong></p><p><strong>總結(jié)</strong></p><p><br></p><p>? 逆變器溫度仿真的2個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：</p><p><br></p><ul><li>采用PSIM電路模型獲得溫度相關(guān)的功率損耗</li><li>采用SimLab對(duì)復(fù)雜裝配體，芯片，PCB板，散熱片等建模

磁場(chǎng)，僅電流 接口的典型應(yīng)用磁場(chǎng)，僅電流 接口適用的情況包括：計(jì)算電路板元件的部分電感電源總線系統(tǒng)電纜和連接器絕緣柵雙極晶體管 (IGBT)附近沒(méi)有磁性材料的線圈下圖所示的一個(gè)具有多個(gè)空芯電感器的電路板案例就是一個(gè)應(yīng)用示例。憑借上述介紹的知識(shí)，我們現(xiàn)在可以自信地建立模型來(lái)提取單個(gè)電感器的部分自感，或幾個(gè)緊密間隔的電感器之間的部分自感和部分互感。

模型 ? IGBT特征化建模 ? 半導(dǎo)體器件電氣仿真 ? IGBT發(fā)熱仿真 ? EMC傳導(dǎo)干擾仿真 ? 線纜母排寄生參數(shù)提取 ? EMC傳導(dǎo)干擾仿真

針對(duì)國(guó)內(nèi)外 IGBT 封裝設(shè)計(jì)的技術(shù)需求，Ansys 提出了全面的設(shè)計(jì)解決方案，高效解決 IGBT 封裝設(shè)計(jì)所面臨的、多物理域耦合設(shè)計(jì)和高精度器件與電路、系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題。本次線上研討會(huì)主題為 IGBT 關(guān)鍵仿真技術(shù)及應(yīng)用方案，這些全方位的仿真與設(shè)計(jì)功能將在本次研討會(huì)中詳細(xì)的介紹與探討。

安世亞太流體應(yīng)用工程師高征宇為大家介紹了ICEPAK的精確電子模塊建模、高質(zhì)量貼體網(wǎng)格等功能，展示了電熱損耗耦合解決方案、電熱-結(jié)構(gòu)耦合解決方案、系統(tǒng)控制熱仿真解決方案。

當(dāng)應(yīng)用于電動(dòng)汽車IGBT時(shí)，這項(xiàng)技術(shù)有望有助于電機(jī)小型化、提高能效和減少二氧化碳排放。