本文關(guān)鍵詞：PCB板級電熱耦合的分析與優(yōu)化

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【摘要】：隨著電路系統(tǒng)器件功率密度的增高,大量的電流需要通過電源傳輸網(wǎng)絡(luò)(Power Distribution Network, PDN)來提供。流過走線、過孔、平面等導(dǎo)體的電流產(chǎn)生的焦耳熱會影響材料的導(dǎo)熱率,進(jìn)而影響系統(tǒng)的熱分布；熱分布又會影響導(dǎo)體的導(dǎo)電率,進(jìn)而影響系統(tǒng)的電壓、電流分布。電熱之間的耦合越來越嚴(yán)重,導(dǎo)致了溫度升高以及互連線的可靠性問題。對于PDN,由于噪聲容限和門限電壓越來越低,電壓的波動對系統(tǒng)的影響越來越大,使得系統(tǒng)供電分析變得越來越重要。傳統(tǒng)的電路設(shè)計存在將電路和熱路分開設(shè)計的缺點,為了準(zhǔn)確的設(shè)計供電系統(tǒng),除了要知道系統(tǒng)的工作電流、電壓之外,還要考慮焦耳熱、空氣對流等因素對供電系統(tǒng)的影響。因此,本課題以電路和熱路理論為主要依據(jù),提出一種兼顧電熱設(shè)計的新方法,進(jìn)行了如下幾個方面的研究：1.在傳熱學(xué)的理論基礎(chǔ)上,利用熱路等效分析電與熱之間的相互影響,采用有限體積法對電壓分布方程和熱分布方程進(jìn)行求解,奠定電熱耦合迭代分析的理論基礎(chǔ)。2.電熱耦合分析,探討電路與熱路兩者之間的關(guān)系,包括熱路中的溫度對電壓分布、電流密度分布的影響,以及電路中的走線、過孔分布和焦耳熱對溫度分布的影響。3.電熱耦合優(yōu)化,提出熱流控制概念,采用一種新的策略來對多層PCB中各向異性導(dǎo)熱率進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,并驗證其有效性。4.同時兼顧電路功能和熱效應(yīng)兩個方面的設(shè)計,對電子系統(tǒng)設(shè)計的總體方法論具有深遠(yuǎn)的影響�；谔岢龅碾姛狁詈细拍�,總結(jié)出一種新的兼顧電路功能和熱效應(yīng)的系統(tǒng)開發(fā)流程。
【關(guān)鍵詞】：電熱耦合 有限體積法 焦耳熱 電壓分布 熱分布
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN402
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 引言11-17
• 1.1 研究背景與意義11-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 論文主要工作及內(nèi)容安排15-17
• 第二章 熱路基礎(chǔ)理論17-26
• 2.1 傳熱學(xué)基本原理17-21
• 2.1.1 熱傳導(dǎo)17-19
• 2.1.2 熱對流19
• 2.1.3 熱輻射19-21
• 2.2 熱路的熱阻、熱容提取21-23
• 2.2.1 熱阻的提取21-22
• 2.2.2 熱容的提取22-23
• 2.3 熱路與電路的等效23
• 2.4 邊界條件的熱路建模23-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 第三章 電熱耦合方法26-32
• 3.1 電與熱的關(guān)系26-28
• 3.2 電熱分布方程求解28-31
• 3.2.1 電壓分布方程求解29-30
• 3.2.2 熱分布方程求解30-31
• 3.3 本章小結(jié)31-32
• 第四章 電熱耦合分析32-54
• 4.1 電熱耦合分析流程32-33
• 4.2 實驗分析設(shè)計33-41
• 4.2.1 層疊設(shè)計35-38
• 4.2.2 VRM設(shè)計38
• 4.2.3 Sink設(shè)計38-39
• 4.2.4 器件功耗設(shè)計39
• 4.2.5 風(fēng)扇和散熱器設(shè)計39-40
• 4.2.6 多組實驗設(shè)計40-41
• 4.3 熱路對電路的影響41-50
• 4.3.1 溫度對供電電壓的影響41-42
• 4.3.2 溫度對電壓裕量的影響42-45
• 4.3.3 溫度對電流密度的影響45-50
• 4.4 電路對熱路的影響50-52
• 4.4.1 走線過孔對溫度分布的影響50-52
• 4.4.2 焦耳熱對溫度分布的影響52
• 4.5 本章小結(jié)52-54
• 第五章 電熱耦合優(yōu)化54-69
• 5.1 原理圖設(shè)計54-55
• 5.2 層疊設(shè)計55-56
• 5.3 PCB結(jié)構(gòu)設(shè)計56-57
• 5.4 建立仿真模型57-62
• 5.4.1 導(dǎo)入?yún)?shù)57-58
• 5.4.2 網(wǎng)格劃分58-62
• 5.4.3 求解設(shè)置62
• 5.4.4 殘差曲線62
• 5.5 熱流控制的驗證62-64
• 5.6 焦耳熱的影響64-66
• 5.7 新的PCB設(shè)計流程66-68
• 5.8 本章小結(jié)68-69
• 第六章 結(jié)論與討論69-71
• 6.1 結(jié)論69-70
• 6.2 討論70-71
• 參考文獻(xiàn)71-76
• 致謝76-77
• 作者在校期間發(fā)表的論文77-78
• 作者在校期間出版的專著78-79
• 作者在校期間參與的科研項目79-80
• 作者在校期間獲獎情況80

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