使用CST進(jìn)行PCB熱仿真實(shí)踐（3）- 交流熱源(EM loss)+直流熱源(IR drop)+元件熱源
這期我們繼續(xù)介紹PCB熱仿真，之前的案例已經(jīng)介紹了元件熱源和直流熱源，以及PCB簡(jiǎn)化。PCB上的熱源有三種：元件功率散熱，DC直流損耗熱轉(zhuǎn)換，AC交流損耗熱轉(zhuǎn)換。本期看第三種情況，如何從AC損耗仿真（三維電磁）轉(zhuǎn)換去熱仿真。
現(xiàn)在我們考慮最復(fù)雜情況，元件熱源+直流熱源+交流熱源。在之前介紹過(guò)的IR drop流程基礎(chǔ)上，我們繼續(xù)從PCB工作室文檔出發(fā)，用MWS工作室進(jìn)行三維仿真，將AC信號(hào)核心頻率的功損計(jì)算出來(lái)，加到熱仿真中。
Step 1. EM loss 仿真
這里我們可以將PCB導(dǎo)出至獨(dú)立項(xiàng)目文件，
也可以繼續(xù)生成PCB工作室的子項(xiàng)目，這里我們演示繼續(xù)子項(xiàng)目。
生成三維仿真項(xiàng)目后，可進(jìn)入EDA設(shè)置對(duì)話框，選擇部分PCB和線路，添加端口等等。這里我們忽略。
用選點(diǎn)功能可以測(cè)量一下走線的位置，比如這里Z=1.41，方便我們等下進(jìn)行熱源驗(yàn)證。
對(duì)于EMloss的計(jì)算，需要添加功耗監(jiān)視器，主加主頻率，選加諧振頻率。這里我們添加三個(gè)頻率作為演示。
求解器中，我們先以一個(gè)端口的激勵(lì)為例，默認(rèn)0.5W（rms），開(kāi)始仿真，得到端口1激勵(lì)的功耗。
為了熱仿真，添加一個(gè)后處理提前熱損耗，evaluate過(guò)后，可查看功耗總結(jié)。
Step 2. Thermal仿真導(dǎo)入EM loss
下面進(jìn)行熱仿真，我們可以復(fù)制之前的熱仿真子項(xiàng)目，重命名加個(gè)AC后綴，這樣可以利用之前元件熱源和直流熱源，我們只需要把EM_3D_Loss這個(gè)子項(xiàng)目中的功損加進(jìn)來(lái)作為第三類熱源。
可對(duì)熱源重命名，方便區(qū)分。開(kāi)始熱仿真，設(shè)置和過(guò)程略。
仿真結(jié)束后查看結(jié)果，比如熱源密度分布，取Z=1.41處，可清晰看到傳輸線上信號(hào)能量帶來(lái)的功損。信號(hào)線靠近上表面，因此部分元件（芯片）的熱源也可見(jiàn)。
在Z=1.03處，也就是之前IR drop的電源平面上，可見(jiàn)熱源分布是合并狀態(tài)。
由于之前計(jì)算的EMloss是e-2W級(jí)別，相比元件的熱源功率太小，溫度和之前仿真差別較小。
其實(shí)仔細(xì)看的話會(huì)發(fā)現(xiàn)這里的AC EM loss只考慮了volume loss，就是介質(zhì)的損耗；如果要加上金屬表面的損耗，需要H監(jiān)視器，不過(guò)surface loss也很小，e-3W級(jí)別，影響不大。當(dāng)然實(shí)際仿真中要考慮實(shí)際的信號(hào)功率。
除了觀察溫度分布，通過(guò)后處理evaluate field in arbitrary coordinates 可以具體看某個(gè)點(diǎn)或線或面的溫度，更直觀準(zhǔn)確，這里就不介紹了。
小結(jié)：
在做PCB熱仿真之前，先要搞清楚需要仿真的熱源。三類熱源可疊加。
1. 元件熱源：直接在EDA導(dǎo)入對(duì)話框中定義功率，或IR drop結(jié)果獲得；heat source形式，主要熱源。
2. 直流熱源：IR drop仿真獲得，選中special中的導(dǎo)出選項(xiàng)，field source形式，可放大縮小。
3. 交流熱源：三維電磁仿真獲得，功耗監(jiān)視器加熱損后處理，field source形式，可放大縮小。
