技术资讯|如何使用Sigrity PowerDC进行电热混合仿真（一）

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前言

各位小伙伴大家好，最近有很多朋友反馈需要学习如何电热混合仿真，今天正好李老师就给大家带来了新的知识，利用Sigrity PowerDC进行电热混合仿真，接下来我们一起认真学习吧。

Sigrity PowerDC应用于电热协同仿真，热点检查，低压大电流的PCB和封装产品电性能分析。PowerDC针对于当前低压大电流的PCB和封装产品提供了全面的直流分析，并且集成了热分析功能，实现电热的混合仿真。通过PowerDC可以确保各器件端到端的电压降裕量，进而确保电源网络的稳定供应。PowerDC可以快速检测定位电流密度超标、温度超标的区域进而降低产品的风险。

PowerDC提供业界唯一的电源模块感应线自动优化功能，通过该功能快速实现当前设计电源的最优化。PowerDC流程化的自动规则检查功能，并结合可视化的选项与DRC规则检查，帮助用户快速提高产品性能。PowerDC不仅可以做电仿真，还可以做热仿真，可以综合考电热相互影响的电热混合仿真。


步骤讲解
我们以实例的方式来为大家讲解电热混合仿真分析的过程，所有的流程都按照顺序罗列了操作步骤和内容，按照所需要流程步骤操作即可完成相应流程的仿真分析。



建立项目载入SPD



（1）打开PowerDC软件，可以看到这个软件中包括了单板、多板，直流DC仿真、电热混合仿真等8个流程选择菜单，在今天的例子中我们以单板直流仿真流程，选择Single-Board/Package E/T co- Analysis，这个讲一个实例的方式讲解电热混合仿真分析的过程。
（2）选择Enable E/T Co-Simulation Mode菜单，在其前面勾选使能电热绘制仿真的分析流程。
（3）点击Create New Single-Board Workspace，选择Load a New/Different Layout，将需要仿真的Layout文件加载到PowerDC软件中来。




叠层修改确认



（4）叠层确认，Thickness是叠层的厚度，可以根据典型的1.6mm板厚来修改叠层的厚度数据，我们对数据进行修改，完成的后的数据如下图所示。
（5）Material栏目是材料的设置，铜皮面层选择copper材料和core板芯层选择为RF4的材料，选择完成以后点击左侧下角的view Material按钮，就可以预览到已经完成选择的材料具体信息。

（6）单击左侧下角的view Material打开材料设置选项。对已经选择的copper和RF4的材料的具体属性进行设置，其中copper需要填写Metal 材料中的Temperature温度参数信息和conductivity（MS/m）传导性参数，Thermal热的参数信息等。RF4需要添加Dielectric电介质和Thermal热的参数等。需要注意的是，在做电热混合仿真中除了材料中的电参数外，还需要录入材料的热仿真参数信息比如传导参数。材料的电介参数和热参数都需要赋予数据否则仿真热效应是不准确的，电热混合仿真正是基于材料的温度变化特性来仿真电热之间的相互影响，因此材料中的热参数必须要给出，这个地方的设置请小伙伴注意。

（7）点击Pad Stack选项页面，选择过孔的材料，一般情况下，Select Material中选择copper铜皮，Plating thickness里面用来设置孔壁镀锡的厚度，设置按完成以后点击Apply按钮，然后点击OK按钮退出材料的设置窗口。



设置电源和GND网络



（8）点击Set up P/G Nets，在弹出对话框中选择Skip setup P/G nets，跳过设置电源和地网络的向导，直接选择要仿真的电源网络，在这次的例子中选择参与的网络为1.1V电源和地网络；

（9）在Wizard中选择需要考虑的芯片，我们进行全选。全选的这些元件包括Flash和IO，MEMORY的控制器，在电路都属于负载，消耗电源功率。

（10）在P/G net classification wizard里面，对power的网络和ground的网络进行归类分组，系统会自动对电源和GND网络进行分组，若不正确可以点击右键进行修改，选择Classify As 可以对分组进行调整和归类分组。

（11）点击下一步进入Assign power net voltage and P/G net Paring对需要进行分析的网络电压设置。这次的例子中我们只考虑1.1V的电源平面，因此只选择1.1V的电源。在Praing P/G Net中选择相应的GND，volltage栏中输入电压1.1V，点击完成按钮退出向导。



设置VRM输入电源



（12）点击Set up VRMs，根据向导完成VRM电源模块的设置，此处可以设置VRM额定输出电压，输出电压波动，输出管脚的电阻等信息。在弹出wizard 中选择Create by using existing components defined in the 单选按钮后点击下一步按钮完成设置。 

（13）在Wizard中的Select Power and Groud Nets，选择VRM电源设置的网络，在这个例子里面需要分析就是+1.1V，因此POWER选择里面只计算+1.1V的电压网络, Groud Net里面选择GND；

（14）在Wizard中，Select one or more components from the list and click 中选择VRM和IO_Controller分别选择VRM_1v1；

（15）在Wizard中的Nominal Voltage是VRM的输出电压，本例中设置成1.5，这个电压是必须的项目；Output Tolerance是VRM输出的允许电压公差，若需要考虑VRM输出电压的公差则需要勾选设置，若不需要考虑可以不勾选，不填入数值；Pin Resistance是VRM输出的PIN上的电阻，勾选后输入Pin Resistance的数值后，就考虑这个因素，若不勾选，则不考虑此因素；

（16）通过向导设置完成了VRM，本次设置中有VRM，若勾选后表示启动此VRM，若不勾选就不启动此VRM，点击完成后将完成VRM 1.1V的设置；



关联Sinks负载



（17）点击Setup Sinks，进入Sinks负载的设置向导，单选Create by using existing component in the 按钮，点击下一步按钮。

（18）Wizard向导进入Select Power and Ground Nets对话框，选择sinks需要分析电源和GND，本例中选择+1.1V和GND网络选择。

（19）在Wizard中，Select one or more components from the list and click 中选择VRM和IO_Controller分别选择U1,U2，U_flash1, U_flash2, U_flash3, 共计5个负载；考虑5个负载电流消耗。

（20）在Wizard中，Model可以设置Equal current和Equal Voltage两个模式，Equal current是等电流模式，Equal Voltage 是等电压模式，一般都是设置成电流相等的模式。Nominal Voltae 设置成1.1V表示平常电压是1.1V，Upper Tolerance（+V）设置成0.055V，Upper Tolerance（-V）设置成0.055V，表示1.1V的电压允许浮动的范围是5%。一般是设置成5%允许范围，Current设置成1.1A表示Sinks的电流为1A的电流。

（21）点击下一步进入Sinks的设置确认窗口，对使用向导设置好的sinks负载进行确认，点击完成按钮完成设置。

接下来需要对电热的参数进行设置，由于此篇文章的设置步骤详细，篇幅较长所以分为两篇文章推送，继续查看<如何使用Sigrity PowerDC进行电热混合仿真（二）>请点击本次推送内容第二篇。

 

 

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