隨著微電子技術(shù)、半導(dǎo)體器件技術(shù)的快速發(fā)展，促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)變革，推動(dòng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合，而多功能、多元件的集成和模塊的方向不斷向前發(fā)展要求功率元件的性能需要不斷提升。在智能設(shè)備，移動(dòng)辦公，5G技術(shù)，云計(jì)算，VR/AR技術(shù)等高新技術(shù)的快速發(fā)展的今天，電子產(chǎn)品的大功率，小型化，集成化的三化發(fā)展。使得各種電子設(shè)備的整體功耗不斷增加，電子設(shè)備系統(tǒng)內(nèi)部的溫度不斷上升。眾所周知，高溫會(huì)加速老化，讓電子器件壽命變短，高溫因素嚴(yán)重增加了電子器件和產(chǎn)品的故障率。所以對(duì)電子產(chǎn)品和器件的進(jìn)行熱設(shè)計(jì)，確保器件具有高性能并具備良好的熱功耗和熱工作環(huán)境成為技術(shù)攻克難點(diǎn)。
對(duì)于單一的元件來(lái)說(shuō)，磁性元件熱設(shè)計(jì)也就是溫升計(jì)算，各種文獻(xiàn)和書(shū)籍中都沒(méi)給出統(tǒng)一的溫升計(jì)算方法，常見(jiàn)的方法是根據(jù)表面平均損耗功率查表估計(jì)溫升，工程經(jīng)驗(yàn)推導(dǎo)的熱阻計(jì)算，還有電流密度發(fā)來(lái)控制溫升 [1] 。由于磁性元件種類(lèi)過(guò)多，使用磁材種類(lèi)也多，磁材的導(dǎo)熱系數(shù)也差不很大，可能還會(huì)有其他絕緣材料、不導(dǎo)熱材料在線圈中，會(huì)影響傳熱。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，只有通過(guò)樣品進(jìn)行驗(yàn)證，才能得到比較準(zhǔn)確數(shù)值，鑒于目前沒(méi)有精確的溫升核算的方法。如果設(shè)計(jì)一種全新的磁性元件的時(shí)候，特別是涉及比較多絕緣材料，溫升設(shè)計(jì)就很困難，需要不斷打樣進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)樣機(jī)測(cè)試，設(shè)計(jì)調(diào)整次數(shù)多，迭代次數(shù)多，從而會(huì)造成大量的開(kāi)發(fā)成本和時(shí)間成本，現(xiàn)在比較先進(jìn)的手段是借助仿真軟件進(jìn)行仿真計(jì)算。仿真軟件本身不難，如果想獲得較為準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果，則要求仿真技術(shù)人員必須掌握各種電磁，熱力學(xué)或者力學(xué)物理理論以及大量工程經(jīng)驗(yàn)還有相關(guān)元件設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)，這就本文提供的熱仿真基本理論綜合論述和提供基于Solidworks 插件 EMS 電磁-熱力耦合仿真計(jì)算和實(shí)際測(cè)量的對(duì)比案例，來(lái)說(shuō)明一般磁性元件熱仿真應(yīng)用。
