【摘 要】
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随着电子行业的快速发展,电子设备在汽车上的运用也越来越广泛。电子元件在PCB板上的集成度越来越高,芯片尺寸也趋向微小化,功率也逐步提升,导致整个PCB板热流密度急剧增加,芯片工作时表面温度过高,由此引发一系列的热失效问题。采用智能优化算法进行芯片布局优化能有效的降低PCB板电子元件的热负荷。实际工业中芯片的位置往往有一些位置条件限制。本文在更接近工业应用的情况下,采用模拟退火算法对PCB板上电子元
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随着电子行业的快速发展,电子设备在汽车上的运用也越来越广泛。电子元件在PCB板上的集成度越来越高,芯片尺寸也趋向微小化,功率也逐步提升,导致整个PCB板热流密度急剧增加,芯片工作时表面温度过高,由此引发一系列的热失效问题。采用智能优化算法进行芯片布局优化能有效的降低PCB板电子元件的热负荷。实际工业中芯片的位置往往有一些位置条件限制。本文在更接近工业应用的情况下,采用模拟退火算法对PCB板上电子元件进行条件热布局优化,分析将最大功率芯片固定在不同位置时对优化效果的影响。本文采用模拟退火算法对阵列了九个芯片的PCB板进行热布局优化研究,采用有限差分法求解得到PCB板温度场的一般关系式,利用Matlab软件编写模拟退火算法程序,对PCB板电子元件进行条件热布局优化,得到同一组不同功率芯片组的三种不同固定条件的优化布局。然后采用红外成像技术,对以上得出的优化布局以及一组随机布局进行实验研究。实验结果表明:三种优化布局芯片表面最高温度相对于随机布局都有所下降,说明模拟退火算法对于PCB板上电子元件条件热布局优化是有效的。其中将最大功率芯片固定在靠近角落位置,优化效果最明显,最大降幅为8.81%;将最大功率芯片固定在边界中心位置优化效果一般,最大功率芯片温度降幅在4%左右;将最大功率芯片固定在中心位置优化效果最差,最大降幅为1%。.最后采用专业热仿真分析软件Icepak对本文实验内容进行仿真研究,将仿真结果与实验结果对比得出:仿真结果得出的规律与实验结果规律一致,在具体数值上,仿真值与实验的偏差在10%以内,证明仿真建模以及计算参数设置合理。同时进一步证明了条件热布局优化的有效性,仿真在一定的程度上可以取代实验来快速得出PCB板温度场。随后采用仿真技术对两个受条件限制的工况进行仿真分析,得出结论与之前工况几乎一致,再次证明模拟退火算法对PCB板条件热布局优化的有效性。
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