模拟热影响半导体- MATLAB和Simulink MathWorks意大利金宝app - 金宝app,下载188bet金宝搏,金宝搏官方网站

在半导体模拟热影响

热建模提供数据,帮助你评估系统通过使用热冷却要求港口。一些的街区Simscape™电气™半导体&转换器库热变体,允许您确定设备的温度通过模拟热的一代。例如,IGBT(理想,切换)块模型三端半导体设备,热变体,可以模拟切换事件和产生的热量传导损失。

选择参数值的更多信息,请参阅提高数值性能。之间的关系的解释热的港口和的温度依赖性设置在一块对话框中看到电行为取决于温度。

使用热端口

某些Simscape电块,如半导体和转换器的块库,包含一个可选的热端口,默认是隐藏的。如果你想模拟生成的热量和设备温度,使热端口:

双击块你想显示热的地方港口。
设置建模选项参数显示热港口。

热端口暴露时,那块的参数窗口包含一个额外的设置,热的港口。哪些参数是可见的价值取决于你的吗热网络参数:

所有与可选块热港口包括一个可选的整洁的内部热模型来保持你的图。

指定连接参数和热情况

这个图显示了一个等价的模型指定连接参数和热情况半导体器件模型。

港口H对应热端口H的块。两个热质量块代表设备的热质量和半导体结的热质量,分别。热流率源块(称为power_dissipated图)对模型输入热量值等于电产生的热量的设备。

两个传热导电块模型的热电阻。电阻R_JC(电导1 / R_JC)代表了核心与表面之间的热阻。因为这个电阻,连接将温度比在正常情况下。电阻R_CA代表港口之间的热阻H和设备的情况。如果设备没有散热器,那么您应该连接端口H源块温度的温度环境条件。如果你的设备有一个外部散热器,然后你必须从外部模型散热器装置和散热器热质量直接连接到端口H。

如果你选择模拟物体的内部热网络通过连接和热参数,这些参数启用:

结,case-ambient(或case-heatsink)热电阻,[R_JC R_CA]——一个行向量R_JCR_CA)两个热敏电阻的值,由两个传热导电块。第一个值,R_JC结之间的热阻,这个案子。第二个值,R_CA港口之间的热阻H和设备的情况。
热质量参数化——选择是否需要参数化的热质量的热时间常数(热时间常数),或者直接指定热容量值(通过热质量)。有关更多信息,请参见热质量参数化。默认值是热时间常数。
结和热时间常数,[t_J t_C)——一个行向量t_Jt_C两个热时间常数的值。第一个值,t_J结时间常数。第二个值,t_C是时间常数。要启用该参数,设置热质量参数化来热时间常数。
结和案例热质量,[M_J M_C]——一个行向量M_JM_C两个热质量值。第一个值,M_J结热质量。第二个值,M_C是热质量。要启用该参数,设置热质量参数化来通过热质量。
结和案例初始温度,[T_J T_C)——一个行向量T_JT_C的两个温度值。第一个值,T_J是连接初始温度。第二个值,T_C,初始温度。

以下规则适用于:

情况下热质量必须大于零。
结热质量只能设置为0,如果junction-case阻力也设置为0。
如果情况和结热质量的定义,但junction-case电阻为零,然后分配给交界处的初始温度和案例必须是相同的。

标出模型

这个图显示了一个等效模型的内部标出半导体器件的热模型。

如果你选择模拟块通过标出的内部热网络模型中,这些参数启用:

热电阻(R1, R2 Rn…)——一个行向量n热阻的价值观,标出所代表的元素中使用的热网络。这些值都必须大于零。
热质量参数化——选择是否需要参数化的热质量的热时间常数(热时间常数),或者直接指定热容量值(通过热质量)。有关更多信息,请参见热质量参数化。默认值是热时间常数。
热时间常数,(t1 t2…tn)——一个行向量n热时间常数的值,n标出三元素的数量用于热网络。这个向量的长度必须匹配的长度热电阻(R1, R2 Rn…)。这些值都必须大于零。通过这种参数化,热质量计算米_我= t_我/ R_我,在那里米_我,t_我和R_我热质量,热,热阻我^th标出三元素。要启用该参数,设置热质量参数化来热时间常数。
热质量,(M1 M2…Mn)——一个行向量n热质量价值观,其中n是标出三元素的数量用于热网络。这些值都必须大于零。要启用该参数,设置热质量参数化来通过热质量。
热质量的初始温度,(T1 T2…Tn)——温度的行向量的值。它对应于模型中每个热容量温度降。

标出福斯特模型参数化的系数

半导体设备经常使用福斯特系数的数据指定热模型。然而,标出热模型更有用,因为您可以扩展他们额外的热组件如散热器、辐射和对流的元素。

如果你想模型内部半导体器件的热网络寄养系数,设置热网络参数的块标出福斯特模型参数化的系数。

请注意

这种热网络被实现为一个标出热网络,但它的行为就像一个培养模型实现使用相同的参数。

这图显示了与标出实现等效热模型,其中每个标出三块的热模型参数化使用福斯特标出模型系数数据参数选择。

这个选项允许你连接一个散热片和其他扩展到热网络而寄养系数参数化热模型。

如果你选择模拟物体的内部热网络通过标出模型参数化寄养系数,这些参数启用:

热电阻(R1, R2 Rn…)——一行n热阻的价值观,标出所代表的元素中使用的热网络。这些值都必须大于零。
热质量参数化——选择是否需要参数化的热质量的热时间常数(热时间常数),或者直接指定热容量值(通过热质量)。有关更多信息,请参见热质量参数化。默认值是热时间常数。
热时间常数,(t1 t2…tn)——一个行向量n热时间常数的值,n标出三元素的数量用于热网络。这个向量的长度必须匹配的长度热电阻(R1, R2 Rn…)。这些值都必须大于零。通过这种参数化,热质量计算米_我= t_我/ R_我,在那里米_我,t_我和R_我热质量,热,热阻我^th促进元素。要启用该参数,设置热质量参数化来热时间常数。
热质量,(M1 M2…Mn)——一个行向量n热质量价值观,其中n是标出三元素的数量用于热网络。这些值都必须大于零。要启用该参数,设置热质量参数化来通过热质量。
初始节点温度,(T1 T2…Tn)-一个行向量的绝对温度的值从每个节点连接。

外部模型

如果你想要一块半导体的热网络模型外部块本身,设置热网络参数外部。这个图显示了等效模型的内部半导体器件的热模型。

港口H对应于热港口H的块。热流率源块图中(称为power_dissipated)代表的总耗散功率。耗散功率输出为热流到H节点。类似于促进热模型,您需要热源或额外的热组件连接到H节点,这样热的地方流动。

如果你选择模拟物体的内部热网络外部,结热质量参数启用。

热质量参数化

如果你需要估计热质量,参数化有两种选择:

热时间常数——参数化热质量的热时间常数。这是默认的。
通过热质量——直接指定热容量值。

为标出模型(结和案例)热时间常数t_J和t_C定义如下:

t_J=M_J·R_JC

t_C=M_C·R_CA

在哪里M_J和M_C结和热质量,分别R_JC是核心与表面之间的热阻,R_CA之间的热阻是港口吗H和设备的情况。

为培养模型热时间常数,t_我我,定义如下^th促进因素:

t_我=米_我·R_我,

在哪里米_我和R_我的热容量和热阻我^th分别培养元素。

你可以通过实验确定情况时间常数测量。如果junction-time常数数据不可用,你可以省略常数并设置junction-case电阻为零,或者你可以设定junction-time常数的典型值情况时间常数的十分之一。或者,您可以估计基于设备的热质量维度和平均material-specific加热。

电行为取决于温度

与可选块热港口,有两个模拟选项:

模拟生成的热量,设备温度和温度对电方程的影响。
模拟生成的热量和设备温度,但不包括温度对电方程的影响。使用此选项时,温度对电方程的影响很小的温度范围内模拟,或者模拟的主要任务就是捕获热量生成支持系统级设计。金宝app

和热港口热的港口块参数窗口的设置让你模拟生成的热量和温度的设备。的块的温度依赖性设置,可以模拟电特性上的结温的影响。的的温度依赖性设置允许您模型的影响,半导体结的温度对电方程。因此:

模拟所有的温度效应,显示块的热港口,如果块有一个的温度依赖性设置,设置参数化参数之一,提供的选项,例如,使用一个电流-电压数据点在第二测量温度。
模拟生成的热量和设备温度,显示物体的热港口,的温度依赖性设置,设置参数化来没有——模拟参数测量温度。

提高数值性能

集热质量和电阻实际值。否则,结温度会变得极端,范围的有效结果,可表现为数值模拟期间的困难。您可以测试如果数值困难是不切实际的热的结果值通过关闭电气方程的温度依赖性。打开块参数窗口,在的温度依赖性设置,设置参数化来没有——模拟参数测量温度。

热时间常数比电气时间常数通常要慢得多,所以您的模型的热方面不太可能规定的最大固定时间步可以模拟(例如,对于半实物仿真)。然而,如果你需要删除的细节(例如,加速模拟),junction-thermal质量时间常数通常是一个数量级的速度比case-thermal质量时间常数。您可以删除junction-thermal质量的影响通过设置junction-thermal质量和junction-case热阻为零。

模型热损失一个整流器

传热模型为一个整流二极管

传热模型和测量半导体的热特性的函数,连接一个Cauer-based热网络促进系数参数化,和一块热温度传感器端口。

打开模型。在MATLAB^®命令提示符中,输入:
```
ee_rectifier_diodes
```
模型包含一个三相整流器,包括六个二极管块。
选择一个热建模选项Diode1块通过双击,设置建模选项参数显示热港口。
打开Diode1块。
1. 在热的港口设置,设置热网络来外部。
2. 在最初的目标设置中,选择结温,并设置优先级来高和价值来300年K。
添加一个Simscape电块代表二极管和环境之间的热流。打开模型金宝app^®库浏览器,点击Simscape>电>被动>热,并添加一个标出热模型块模型。
打开标出热模型块和修改这些参数:
1. 在参数设置:
  - 选择参数化使用福斯特标出模型系数数据参数。
  - 集热阻数据(福斯特)来(0.00311 - 0.008493 0.00252 - 0.00288)K / W。
  - 集热时间常数数据(福斯特)来(0.0068 - 0.0642 0.3209 - 2.0212)年代。
2. 在最初的目标设置:
  - 选择向量的热质量的温度。
  - 集优先级来高。
添加这些块来表示环境温度为常数用理想温度源。
1. 从模型库浏览器,打金宝app开Simscape>基础库>热>热的来源图书馆和添加一个控制温度源块。
2. 从Simscape>基础库>热>热元素库,添加一个热参考块。
3. 从Simscape>基础库>物理信号>来源库,添加一个PS常数块。为常数参数,指定一个值300年并选择K的单位。
将这些块添加到测量和显示Diode1的温度:
1. 从模型库浏览器,打金宝app开Simscape>基础库>热>热传感器图书馆和添加一个温度传感器块。
2. 从Simscape>公用事业公司库,添加一个PS-金宝appSimulink转换器块。为输出信号单元参数,选择K。
3. 从金宝app>汇库,并添加一个范围块。
安排和连接块如图。
标签的信号PS-金宝appSimulink转换器块的范围块通过双击块之间的界线和进入临时(K)。
模拟模型。
看到温度数据,打开范围块。

Diode1的温度波动在0.3 K的温度范围内,因为它增加的初始值300 K的沉降点300.6 - -300.9 K仿真的末尾。

所有整流二极管的传热模型

看到所有的所产生的总热量半导体整流器,使用数据日志记录和Simscape结果探险家。

使热港口所有的整流二极管,选择热Diode2建模选项,Diode3, Diode4 Diode5, Diode6块通过双击模块和设置建模选项参数显示热港口。
打开Diode2, Diode3、Diode4 Diode5, Diode6块。
1. 在热的港口设置,设置热网络来外部。
2. 在最初的目标设置中,选择结温,并设置优先级来高和价值来300年K。
块添加到每个二极管通过创建一个测量传热标出热模型子系统。
1. 这组块的复制:
  - 标出热模型
  - 控制温度源
  - PS常数
  - 热参考
2. 安排并连接复制块如图。
3. 从复制创建一个子系统模块和重命名与Cauer_D2子系统。有关更多信息,请参见创建子系统。
4. 打开Cauer_D2子系统。打开Conn1块,端口位置对父子系统参数,选择正确的。
5. 四份Cauer_D2子系统。附加一个子系统的其余二极管块和重命名的子系统Cauer_D3通过Cauer_D6匹配Diode3 Diode6块的名字。
模拟模型。
使用Simscape结果浏览器查看结果。
1. 在模型窗口中,在文本中三相整流器,点击探索仿真结果。
2. 显示的温度数据Diode1Simscape结果Explorer窗口,扩大Diode1>H节点并单击T。
3. 显示直流电压在一个单独的情节,扩大感应直流>电压传感器节点,按CTRL,然后单击V。
4. 显示所有的二极管的温度数据,扩大Diode2>H节点,按CTRL,然后单击T。对通过Diode6 Diode3重复这个过程。
5. 叠加温度数据的单一的情节,在Simscape结果Explorer窗口中,树节点上方的窗口中,单击选项按钮。在选项对话框中,为图信号中,选择覆盖。接受改变,点击好吧。单击并拖动传说清晰地看到温度数据。
每个二极管的温度曲线滞后,连续,仅次于Diode1的温度曲线。对于每一个二极管,温度也上升,定居沿着相同的值作为Diode1温度剖面。数据表明,由于个人的二极管温度滞后行为,整流器的温度上升,沿着相同的温度曲线二极管落定,但波动较小。

另请参阅

标出热模型|促进热模型|二极管|ee_getCauerFromFoster