背景介紹
無論什么學(xué)科，什么類型的仿真模型，都會設(shè)置各種參數(shù)的數(shù)值。由于種種原因，部分參數(shù)的預(yù)估和猜測是不可避免的。但是參數(shù)的預(yù)估和猜測會導(dǎo)致仿真模型準(zhǔn)確性不足，和實(shí)際物理場景不一致。由此，仿真模型得到的結(jié)果可信度會大打折扣。
兩者有多接近？
為此，提出了模型校準(zhǔn)的概念。所謂模型校準(zhǔn)，是通過對仿真模型的參數(shù)進(jìn)行不斷調(diào)整，以使仿真模型的參數(shù)和物理實(shí)際充分接近的迭代過程。
在電子熱仿真中，通常涉及模型校準(zhǔn)的是元器件級和板級的仿真。
元器件級熱仿真
板級熱仿真
通過模型校準(zhǔn)，不僅可以提高仿真模型的可信度，也可以提高仿真模型針對不同物理場景下的可重復(fù)利用能力，得到的某些參數(shù)可以在整機(jī)和環(huán)境級分析中提供元器件相關(guān)的更準(zhǔn)確參數(shù)。
模型是否進(jìn)行過校準(zhǔn)，其仿真結(jié)果可能會有較大差異。
某型號芯片熱仿真模型校準(zhǔn)前后的節(jié)溫比較
模型校準(zhǔn)前后，在第一個脈沖結(jié)束時溫度分布對比
Flotherm軟件可以和T3ster熱阻測試儀聯(lián)合應(yīng)用，對模型進(jìn)行校準(zhǔn)。其校準(zhǔn)流程如圖所示。圖中橙色部分為Flotherm軟件操作，藍(lán)色部分為T3Ster硬件熱測試操作。
IGBT校準(zhǔn)案例
Part
1
仿真與測試的設(shè)置
對某型號的IGBT模型進(jìn)行校準(zhǔn)，其結(jié)構(gòu)如圖所示。其中，灰色部分是水冷板，黃色部分是IGBT的金屬底板，白色部分是IGBT外部的樹脂殼。
去除樹脂外殼后，IGBT的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。其中，白色部分為IGBT芯片，淺黃色部分為基板，灰色部分為陶瓷層，橘黃色部分為金屬底板。
工況設(shè)定如下表所示，T3Ster瞬態(tài)熱測試和Flotherm仿真模型采用相同設(shè)定。在仿真模型設(shè)定中，不考慮熱輻射，水冷板設(shè)定為固體，其材料參數(shù)考慮水流影響，IGBT的芯片硅材料需要考慮溫度對熱傳導(dǎo)系數(shù)的影響。
外界環(huán)境溫度 | 25℃ |
水冷板底面溫度 | 25℃ |
發(fā)熱元件 | IGBT芯片（部分區(qū)域） |
發(fā)熱功率 | 75W |
測試時間 | 100s |
Part
2
模型校準(zhǔn)
STEP 1：
得到初始結(jié)果后，打開Flotherm的Command Center模塊，將IGBT芯片的發(fā)熱區(qū)域的尺寸、位置以及焊錫導(dǎo)熱系數(shù)設(shè)定為變量。
STEP 2：
在Command Center頁面下打開模型校準(zhǔn)頁面，導(dǎo)入T3Ster的測試數(shù)據(jù)，并和仿真模型的設(shè)置信息進(jìn)行對比，確認(rèn)兩者設(shè)定是一致的。
STEP 3：
對模型進(jìn)行校核設(shè)定，其中，DOE的參數(shù)組合數(shù)量設(shè)定為10組，需要校準(zhǔn)的熱阻范圍為0至0.2 K/W。點(diǎn)擊Design Experiment按鈕創(chuàng)建參數(shù)組合，點(diǎn)擊Model Calibration按鈕開始進(jìn)行模型校準(zhǔn)計(jì)算。
STEP 4：
記錄程序計(jì)算出來的最優(yōu)結(jié)果。
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