焦耳加热内部培训资料 中文

1、 .EFD8.2焦耳加热概述Byron Blackmore .焦耳加热 特点特点:软件能够计算导电固体稳态直流电。自动计算相应具体的焦耳加热效应，并包括在热交换计算中。 材料的电阻率可能具有各向同性、各向异性或随温度而变化。 只有导电固体如金属与含金属物质的复合材料才能计算电势和电流。 固体电介质，半导体，流体和无效区域，无法计算电势和电流。 .焦耳加热 优点优点: 汽车和电子产品中焦耳加热效应是非常重要的物理现象,EFD为许多这样的应用提供解决方案。（如电机控制单元或配电架） 当加热效应并非为过程中的设计目的时，EFD能精确模拟产品应用的物理过程。（如变压器上的负荷损失） EFD提供解决方案

2、，模拟焦耳加热对PCB走线影响的模型。 .焦耳加热-求解 稳态电势（电压）场由拉普拉斯方程决定。 该方程应用于物理学的许多分科中，同样也用来解决稳态传导和势流问题。 通过电压值和电阻率计算得到电流密度（A/）。 通过电流密度和电阻率计算得到焦耳热量。 Q = I2R = (A/m2)2(m) = W/m3 .电气条件下的焦耳加热在输入数据体系中给定的电气条件， 作为求解拉普拉斯方程的边界条件。任何边界面，如果没有给定电气条件，默认为 I=0。 除非定义了接触电阻，否则假设两边界面之间是理想的电接触。电压 常数 频率(时间)电流 输入 常数 频率(时间) 输出 常数 频率(时间)接触电阻 电阻

3、材料和厚度 .焦耳加热材料 优点：优点：现可将材料定义为 绝缘体。无需进一步输入参数。 导体。必须定义电气电阻率选择导体 各向同性或各向异性 各向异性要求热传导系数也应具有各向异性。 常数或随温度变化。 .焦耳加热实例 实例在指定界面间定义5毫伏的电压降其他界面没有给定电气条件（预设I=0）物体块为铝制（定义为导体） 5 mV0 mV .焦耳加热电压 .焦耳加热 电流密度 .体积焦耳热量 .温度 .焦耳加热 PCBs 主要目标 确定走线最高温度 设计受到FR4的玻璃传导极限（为110）或焊料完整性的设计限制 确定所需走线宽度以避免产生热问题 确定允许的最大电流 确定所沿走线的电压降0 mV1

4、A .焦耳加热网格化问题0 mV1 A .焦耳加热网格化问题0 mV1 AUse CAD Geometry: ONUse CAD Geometry: OFF .焦耳加热网格化问题1 A .焦耳加热网格化问题Use CAD Geometry: OFFUse CAD Geometry: ON .焦耳加热网格化问题 在与网格坐标不对齐的走线截面上，至少要保证有5个网格，由于无法保证所有走线部分都满足这一要求，因此需要进一步检查。 .焦耳加热网格化问题 .焦耳加热交流计算 由于EFD对稳态方程进行求解，所以直流电的计算是可靠的。 交流电（AC）的计算可能要忽略一些重要的物理现象，而且必须考虑到它的“准稳态”特性。 EFD无法捕捉到“趋肤效应”。在瞬变应用过程中电流趋向电线表面附近流动。因此，趋肤深度显示电流密度减少63%。 .焦耳加热交流计算 趋肤深度定义为: = 2/; 当: = 趋肤深度 (m) = 电阻 (m) = 角频率 (rad/s) = 绝对磁导率 (N/A2)材质为铜，公式转化为 = 0.066/f f = 频率 (Hz)频率为233MHz的信号, = 13.7 微米 .其他工具 FLOTHERM 输入电阻和电流/电压 设定立方体导电长度（X0,Y0,Z0或“最长”），所有焦耳热量均来自于此 均匀分布于物体内ICEPAK 类似FLOTHERM，但是其“立方体”在形状上