[发明专利]一种热仿真装置及方法

说明书

本发明涉及一种热仿真装置及方法，属于仿真技术领域。该装置包括电子系统和控制设备，电子系统包括多个功率控制装置，每个功率控制装置用于模拟相应的热生成装置，每个功率控制装置包括电源、热电阻和开关控制单元，其中，电源、热电阻和开关控制单元电连接以组成回路；以及控制设备，用于生成多个不同的PWM信号并将多个不同的PWM信号发送给开关控制单元，其中，通过改变PWM信号的占空比来改变热电阻两端的有效电压。本发明能够有效模拟电子系统内不同设备的功耗，从而准确表达出电子系统内温度场变化，提高复杂电子系统热设计效能，避免了实际电子系统内温度场超出正常设备工作温度范围。

技术领域

本发明涉及仿真技术领域，尤其涉及一种热仿真装置及方法。

背景技术

随着电子系统内的设备数量和集成度越来越高，电子系统变的越来越复杂，复杂电子系统内的设备发热问题成为不可忽略的一个关键点。例如，高温不但会导致电子系统运行不稳，使用寿命缩短，甚至有可能使某些部件烧毁。导致高温的热量不是来自电子系统外部，而是电子系统内部，或者说是集成电路内部。因此，在设计电子系统之前，电子系统的热仿真对设计人员的设计该电子系统时，考虑是否需要加装散热装置具有指导意义。

一般复杂电子系统的设计均需要通过热仿真分析软件，简化仿真模型，设定边界条件，对模型进行网格划分，设定模型的功率及散热方式，然后进行软件热仿真分析，通过软件热仿真结果评估电子系统的热设计效果。

然而，复杂电子系统的软件仿真很难给出仿真模型的确切边界条件，网格划分大小对仿真的结果影响也较大，软件热仿真结果很难准确表达出实际的电子系统温度场变化。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种热仿真装置及方法，以解决目前复杂电子系统的软件仿真很难给出仿真模型的确切边界条件、导致网格划分大小对仿真的结果影响较大，以及软件热仿真结果很难准确表达出实际的电子系统温度场变化的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种热仿真装置，包括电子系统和控制设备，所述电子系统包括多个功率控制装置，每个功率控制装置用于模拟相应的热生成装置，所述每个功率控制装置包括电源、热电阻和开关控制单元，其中，所述电源、所述热电阻和所述开关控制单元电连接以组成回路；以及所述控制设备，用于生成多个不同的PWM信号并将所述多个不同的PWM信号发送给所述开关控制单元，其中，通过改变PWM信号的占空比来改变所述热电阻两端的有效电压。

上述技术方案的有益效果如下：本发明实施例通过改变PWM信号的占空比来改变热电阻两端的有效电压，从而有效模拟电子系统内的不同设备的功耗，实现了对整个复杂电子系统进行热仿真分析，而不需要为电子系统内不同设备分别提供各自的仿真装置。因此，通过有效模拟电子系统内不同设备的功耗，从而准确表达出电子系统内温度场变化，提高复杂电子系统热设计效能，避免了实际电子系统内温度场超出正常设备工作温度范围。

基于上述方法的进一步改进，所述开关控制单元包括MOS晶体管和光电耦合器：所述MOS晶体管，其源极和漏极串联在所述回路中，其栅极与所述所述光电耦合器电连接；以及所述光电耦合器用于接收所述PWM信号，并控制所述MOS晶体管的导通和截止。

上述进一步改进方案的有益效果是：通过光电耦合器接收的PWM信号控制MOS晶体管的导通和截止，能够改变热电阻两端的有效电压，进而有效模拟电子系统内的不同设备的功耗。

基于上述方法的进一步改进，所述功率控制装置还包括温度传感器和/或冗余的温度传感器，其中，所述温度传感器用于测量所述功率控制装置的温度。

上述进一步改进方案的有益效果是：通过温度传感器和/或冗余的温度传感器，能够测量功率控制装置的温度。在正常工作情况下，冗余的温度传感器不工作，而是作为备用温度传感器；当温度传感器发生故障时，冗余的温度传感器可以代替发生故障的温度传感器工作，不会影响热仿真装置的正常工作。