案例应用丨 PCB电热协同仿真分析实例：添加异形汇流条的PCB裸板电热协同仿真分析

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。

案例TOP层设计视图

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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，如下图所示。

热仿真条件设置

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。

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。

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。