基于Flotherm和T3Ster的IGBT热仿真模型校准

背景介绍

无论什么学科,什么类型的仿真模型,都会设置各种参数的数值。由于种种原因,部分参数的预估和猜测是不可避免的。但是参数的预估和猜测会导致仿真模型准确性不足,和实际物理场景不一致。由此,仿真模型得到的结果可信度会大打折扣。

两者有多接近?

为此,提出了模型校准的概念。所谓模型校准,是通过对仿真模型的参数进行不断调整,以使仿真模型的参数和物理实际充分接近的迭代过程。

在电子热仿真中,通常涉及模型校准的是元器件级和板级的仿真。

元器件级热仿真

板级热仿真

通过模型校准,不仅可以提高仿真模型的可信度,也可以提高仿真模型针对不同物理场景下的可重复利用能力,得到的某些参数可以在整机和环境级分析中提供元器件相关的更准确参数。

模型是否进行过校准,其仿真结果可能会有较大差异。

某型号芯片热仿真模型校准前后的节温比较

模型校准前后,在第一个脉冲结束时温度分布对比

Flotherm软件可以和T3ster热阻测试仪联合应用,对模型进行校准。其校准流程如图所示。图中橙色部分为Flotherm软件操作,蓝色部分为T3Ster硬件热测试操作。

IGBT校准案例

Part1

仿真与测试的设置

对某型号的IGBT模型进行校准,其结构如图所示。其中,灰色部分是水冷板,黄色部分是IGBT的金属底板,白色部分是IGBT外部的树脂壳。

去除树脂外壳后,IGBT的内部结构如图所示。其中,白色部分为IGBT芯片,浅黄色部分为基板,灰色部分为陶瓷层,橘黄色部分为金属底板。

工况设定如下表所示,T3Ster瞬态热测试和Flotherm仿真模型采用相同设定。在仿真模型设定中,不考虑热辐射,水冷板设定为固体,其材料参数考虑水流影响,IGBT的芯片硅材料需要考虑温度对热传导系数的影响。

外界环境温度25℃
水冷板底面温度25℃
发热元件IGBT芯片(部分区域)
发热功率75W
测试时间100s

在100s时刻,IGBT内部温度分布如图所示:

Part2

模型校准

STEP 1:

得到初始结果后,打开Flotherm的Command Center模块,将IGBT芯片的发热区域的尺寸、位置以及焊锡导热系数设定为变量。

STEP 2:

在Command Center页面下打开模型校准页面,导入T3Ster的测试数据,并和仿真模型的设置信息进行对比,确认两者设定是一致的。

STEP 3:

对模型进行校核设定,其中,DOE的参数组合数量设定为10组,需要校准的热阻范围为0至0.2 K/W。点击Design Experiment按钮创建参数组合,点击Model Calibration按钮开始进行模型校准计算。

STEP 4:

记录程序计算出来的最优结果。


贝思科尔(BasiCAE),专注于为国内高科技电子、半导体、通信等行业提供先进的电子设计自动化(EDA)、工程仿真分析(CAE)、半导体器件热阻(Rth)及功率循环(Power Cycling)热可靠性测试,以及研发数据信息化管理的解决方案和产品服务。

资源为英飞凌部分模块IGBT模型,可用于PLECS仿真。型号包括:IGA30N60H3_IGBT.xml IGB10N60T_IGBT.xml IGB15N60T_IGBT.xml IGB20N60H3_IGBT.xml IGB30N60H3_IGBT.xml IGB30N60T_IGBT.xml IGB50N60T_IGBT.xml IGD06N60T_IGBT.xml IGP06N60T_IGBT.xml IGP10N60T_IGBT.xml IGP15N60T_IGBT.xml IGP20N60H3_IGBT.xml IGP30N60H3_IGBT.xml IGP30N60T_IGBT.xml IGP50N60T_IGBT.xml IGU04N60T_IGBT.xml IGW08T120_IGBT.xml IGW100N60H3_IGBT.xml IGW15N120H3_IGBT.xml IGW15T120_IGBT.xml IGW20N60H3_IGBT.xml IGW25N120H3_IGBT.xml IGW25T120_IGBT.xml IGW30N60H3_IGBT.xml IGW30N60TP_IGBT.xml IGW30N60T_IGBT.xml IGW40N120H3_IGBT.xml IGW40N60H3_IGBT.xml IGW40N60TP_IGBT.xml IGW40T120_IGBT.xml IGW50N60H3_IGBT.xml IGW50N60TP_IGBT.xml IGW50N60T_IGBT.xml IGW60N60H3_IGBT.xml IGW60T120_IGBT.xml IGW75N60H3_IGBT.xml IGW75N60T_IGBT.xml IKA06N60T_IGBT.xml IKA08N65ET6_IGBT.xml IKA10N60T_IGBT.xml IKA10N65ET6_IGBT.xml IKA15N60T_IGBT.xml IKA15N65ET6_IGBT.xml IKB06N60T_IGBT.xml IKB10N60T_IGBT.xml IKB15N60T_IGBT.xml IKB20N60H3_IGBT.xml IKB20N60TA_IGBT.xml IKB20N60T_IGBT.xml IKB30N65ES5_IGBT.xml IKB40N65ES5_IGBT.xml IKD03N60RF_IGBT.xml IKFW40N60DH3E_IGBT.xml IKFW50N60DH3E_IGBT.xml IKFW50N60DH3_IGBT.xml IKFW50N60ET_IGBT.xml IKFW60N60DH3E_IGBT.xml IKFW60N60EH3_IGBT.xml IKFW75N60ET_IGBT.xml IKFW90N60EH3_IGBT.xml IKI04N60T_IGBT.xml IKP04N60T_IGBT.xml IKP06N60T_IGBT.xml IKP10N60T_IGBT.xml IKP15N60T_IGBT.xml IKP20N60H3_IGBT.xml IKP20N60TA_IGBT.xml IKP20N60T_IGBT.xml IKQ100N60T_IGBT.xml IKQ120N60T_IGBT.xml IKQ40N120CH3_IGBT.xml IKQ40N120CT2_IGBT.xml IKQ50N120CH3_IGBT.xml IKQ50N120CT2_IGBT.xml IKQ75N120CH3_IGBT.xml IKQ75N120CT2_IGBT.xml IKU04N60T_IGBT.xml IKW08N65H5_IGBT.xml IKW08T120_IGBT.xml IKW15N120H3_IGBT.xml IKW15N120T2_IGBT.xml IKW15N65H5_IGBT.xml IKW15T120_IGBT.xml IKW20N60H3_IGBT.xml IKW20N60TA_IGBT.xml IKW20N60T_IGBT.xml IKW25N120H3_IGBT.xml IKW25N120T2_IGBT.xml IKW25T120_IGBT.xml IKW30N60DTP_IGBT.xml IKW30N60H3_IGBT.xml IKW30N60TA_IGBT.xml IKW30N60T_IGBT.xml IKW30N65ES5_IGBT.xml IKW40N120H3_IGBT.xml IKW40N120T2_IGBT.xml IKW40N120T2_v2_IGBT.xml IKW40N60DTP_IGBT.xml IKW40N60H3_IGBT.xml IKW40N65ES5_IGBT.xml IKW40N65H5_IGBT.xml IKW40T120_IGBT.xml IKW50N60DTP_IGBT.xml IKW50N60H3_IGBT.xml IKW50N60TA_IGBT.xml IKW50N60T_IGBT.xml IKW50N65H5_IGBT.xml IKW60N60H3_IGBT.xml IKW75N60H3_IGBT.xml IKW75N60TA_IGBT.xml IKW75N60T_IGBT.xml IKY40N120CH3_IGBT.xml IKY50N120CH3_IGBT.xml IKY75N120CH3_IGBT.xml 114个型号
资源为IGBT模块二极管热模型,可用于PLECS仿真。具体包括: IGA30N60H3_IGBT.xml IGB10N60T_IGBT.xml IGB15N60T_IGBT.xml IGB20N60H3_IGBT.xml IGB30N60H3_IGBT.xml IGB30N60T_IGBT.xml IGB50N60T_IGBT.xml IGD06N60T_IGBT.xml IGP06N60T_IGBT.xml IGP10N60T_IGBT.xml IGP15N60T_IGBT.xml IGP20N60H3_IGBT.xml IGP30N60H3_IGBT.xml IGP30N60T_IGBT.xml IGP50N60T_IGBT.xml IGU04N60T_IGBT.xml IGW08T120_IGBT.xml IGW100N60H3_IGBT.xml IGW15N120H3_IGBT.xml IGW15T120_IGBT.xml IGW20N60H3_IGBT.xml IGW25N120H3_IGBT.xml IGW25T120_IGBT.xml IGW30N60H3_IGBT.xml IGW30N60TP_IGBT.xml IGW30N60T_IGBT.xml IGW40N120H3_IGBT.xml IGW40N60H3_IGBT.xml IGW40N60TP_IGBT.xml IGW40T120_IGBT.xml IGW50N60H3_IGBT.xml IGW50N60TP_IGBT.xml IGW50N60T_IGBT.xml IGW60N60H3_IGBT.xml IGW60T120_IGBT.xml IGW75N60H3_IGBT.xml IGW75N60T_IGBT.xml IKA06N60T_IGBT.xml IKA08N65ET6_IGBT.xml IKA10N60T_IGBT.xml IKA10N65ET6_IGBT.xml IKA15N60T_IGBT.xml IKA15N65ET6_IGBT.xml IKB06N60T_IGBT.xml IKB10N60T_IGBT.xml IKB15N60T_IGBT.xml IKB20N60H3_IGBT.xml IKB20N60TA_IGBT.xml IKB20N60T_IGBT.xml IKB30N65ES5_IGBT.xml IKB40N65ES5_IGBT.xml IKD03N60RF_IGBT.xml IKFW40N60DH3E_IGBT.xml IKFW50N60DH3E_IGBT.xml IKFW50N60DH3_IGBT.xml IKFW50N60ET_IGBT.xml IKFW60N60DH3E_IGBT.xml IKFW60N60EH3_IGBT.xml IKFW75N60ET_IGBT.xml IKFW90N60EH3_IGBT.xml IKI04N60T_IGBT.xml IKP04N60T_IGBT.xml IKP06N60T_IGBT.xml IKP10N60T_IGBT.xml IKP15N60T_IGBT.xml IKP20N60H3_IGBT.xml IKP20N60TA_IGBT.xml IKP20N60T_IGBT.xml IKQ100N60T_IGBT.xml IKQ120N60T_IGBT.xml IKQ40N120CH3_IGBT.xml IKQ40N120CT2_IGBT.xml IKQ50N120CH3_IGBT.xml IKQ50N120CT2_IGBT.xml IKQ75N120CH3_IGBT.xml IKQ75N120CT2_IGBT.xml IKU04N60T_IGBT.xml IKW08N65H5_IGBT.xml IKW08T120_IGBT.xml IKW15N120H3_IGBT.xml IKW15N120T2_IGBT.xml IKW15N65H5_IGBT.xml IKW15T120_IGBT.xml IKW20N60H3_IGBT.xml IKW20N60TA_IGBT.xml IKW20N60T_IGBT.xml IKW25N120H3_IGBT.xml IKW25N120T2_IGBT.xml IKW25T120_IGBT.xml IKW30N60DTP_IGBT.xml IKW30N60H3_IGBT.xml IKW30N60TA_IGBT.xml IKW30N60T_IGBT.xml IKW30N65ES5_IGBT.xml IKW40N120H3_IGBT.xml IKW40N120T2_IGBT.xml IKW40N120T2_v2_IGBT.xml IKW40N60DTP_IGBT.xml IKW40N60H3_IGBT.xml IKW40N65ES5_IGBT.xml IKW40N65H5_IGBT.xml IKW40T120_IGBT.xml IKW50N60DTP_IGBT.xml IKW50N60H3_IGBT.xml IKW50N60TA_IGBT.xml IKW50N60T_IGBT.xml IKW50N65H5_IGBT.xml IKW60N60H3_IGBT.xml IKW75N60H3_IGBT.xml IKW75N60TA_IGBT.xml IKW75N60T_IGBT.xml IKY40N120CH3_IGBT.xml IKY50N120CH3_IGBT.xml IKY75N120CH3_IGBT.xml 114个模块
<think>好的,用户问的是关于Flotherm模型的分享,首先我需要确定用户的具体需求是什么。可能他们想了解Flotherm的基本概念、应用领域,或者是如何创建分享模型。用户可能是工程师或学生,对热仿真感兴趣,但不确定他们的背景知识,所以需要从基础讲起。 接下来,我应该先介绍Flotherm是什么,确保用户了解这个软件的基本功能用途。然后,分步骤讲解模型分享的流程,包括准备模型、清理检查、导出方法以及注意事项。用户可能关心如何实际操作,所以步骤要具体,比如使用Pack功能,导出成PDML文件,以及如何在不同版本之间兼容。 还要考虑用户可能遇到的问题,比如版本兼容性、文件管理,以及知识产权问题,这些都需要在注意事项里提到。需要提醒用户分享前清理不必要的数据,保护敏感信息,这样他们才能安全有效地进行协作。 另外,用户可能想知道分享后的应用场景,比如团队协作或客户汇报,这部分可以举例说明,帮助他们更好地理解实际应用。最后,总结一下关键点,确保信息清晰明了。 检查是否有遗漏,比如是否需要提到Flotherm的其他功能,但用户主要问的是模型分享,所以保持聚焦。确保语言口语化,避免技术术语过多,必要时解释缩写,比如PDML。这样用户无论是什么背景,都能理解回答的内容。</think>Flotherm是一款广泛应用于电子设备热仿真分析的软件,其模型分享是团队协作或知识传递的重要环节。以下分步骤介绍如何有效分享Flotherm模型: 一、Flotherm模型构成 1. 几何模型:包含电子元件的三维结构 2. 材料属性:导热系数、比热容等参数 3. 边界条件:温度、风速、热流密度等设定 4. 求解设置:网格划分、收敛标准等 二、模型分享流程 1. 模型准备阶段 - 清理临时文件(*.flotd) - 检查模型完整性 - 确认单位制统一(建议使用国际单位) 2. 文件打包方法 - 使用File > Pack Project功能 - 生成*.flopkg压缩包文件 - 包含所有关联文件: $$ Project.fltdx $$ $$ Geometry.fltgeo $$ $$ MaterialDatabase.xml $$ 3. 版本兼容处理 - 高版本保存为低版本格式(如v12→v11) - 注意功能兼容性检查 - 建议附带版本说明文档 三、注意事项 1. 数据安全 - 删除敏感参数(如NDA保护数据) - 使用模型简化功能(Simplify Model) 2. 文件管理 - 建议文件结构: ``` /ProjectName ├─ Model ├─ Results └─ Documentation ``` 3. 知识产权保护 - 使用Model Encryption功能 - 设置访问密码 - 生成只读模式文件 四、典型应用场景 1. 跨部门协作:结构/硬件/热设计团队联合调试 2. 供应商对接:提供热设计需求给加工厂商 3. 客户交付:随产品提交热仿真报告 4. 知识沉淀:建立企业标准模型库 建议搭配使用Flotherm Pack功能(快捷键Ctrl+Shift+P)进行完整性检查,确保接收方可通过Unpack功能完整还原模型。对于复杂模型,建议附加操作手册,特别注明: - 关键假设条件 - 特殊边界设置 - 已知收敛问题
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