功率器件热仿真与散热系统设计
📚 共计 30 章节
01
热仿真概述
功率器件热管理的重要性 · 热仿真在电力电子设计中的角色 · 课程目标与学习路径
导论
热管理
02
传热学基础（一）
热传导（傅里叶定律）· 热对流（牛顿冷却定律）· 热辐射（斯特藩-玻尔兹曼定律）
传导
对流
辐射
03
传热学基础（二）
热阻网络模型（串联/并联）· 热容与瞬态热响应 · 热时间常数
热阻
瞬态
04
功率器件基础
常见功率器件（MOSFET、IGBT、SiC、GaN）的发热机理与损耗计算
MOSFET
IGBT
SiC
GaN
05
热仿真软件入门
主流热仿真工具（ANSYS Icepak、FloTHERM、COMSOL）介绍与选型
Icepak
FloTHERM
COMSOL
06
几何建模与网格划分
3D模型简化原则 · 网格类型（结构化/非结构化）· 网格质量评估
建模
网格
07
边界条件与载荷设置
热源定义（体积热源/面热源）· 对流换热系数 · 环境温度设定
边界
载荷
08
材料属性与热物性
导热系数 · 比热容 · 密度 · 各向异性材料处理
材料
热物性
09
稳态热仿真分析
稳态求解器设置 · 收敛判据 · 结果后处理（温度云图、热流密度）
稳态
后处理
10
瞬态热仿真分析
瞬态求解器设置 · 时间步长选择 · 瞬态温度响应曲线
瞬态
时间步
11
热仿真精度验证
网格无关性验证 · 实验对标方法 · 仿真误差来源分析
验证
误差
12
散热器基础
散热器类型（挤压/冲压/折叠翅片）· 翅片效率 · 热阻计算
散热器
翅片
13
风冷散热系统设计
风扇选型（P-Q曲线）· 风道设计 · 系统阻抗匹配
风冷
风扇
风道
14
液冷散热系统设计
冷板设计 · 微通道散热 · 泵与管路选型
液冷
冷板
微通道
15
热界面材料（TIM）
导热硅脂 · 导热垫片 · 相变材料 · 热阻与接触热阻
TIM
接触热阻
16
PCB热设计
铜箔厚度 · 热过孔 · PCB导热路径优化
PCB
热过孔
17
封装级热仿真
芯片封装热阻（RthJC、RthJB）· 封装内部热分布
封装
RthJC
18
系统级热仿真
机箱风道设计 · 多热源耦合 · 热串扰分析
系统级
耦合
19
热仿真与电-磁-热多物理场耦合
电热耦合 · 磁热耦合 · 热应力分析基础
多物理场
耦合
20
热仿真优化方法
参数化扫描 · 响应面法 · 遗传算法在散热优化中的应用
优化
响应面
遗传算法
21
热测试与实验验证
热电偶测温 · 红外热成像 · 热阻测试（JEDEC标准）
测试
红外
JEDEC
22
自然对流散热设计
自然对流原理 · 散热器放置方向 · 密闭空间散热
自然对流
放置方向
23
高功率密度散热技术
热管 · 均温板 · 喷射冷却 · 浸没式冷却
热管
均温板
浸没冷却
24
IGBT模块热仿真
模块内部结构 · 多层热阻网络 · 功率循环与热疲劳
IGBT
功率循环
热疲劳
25
SiC/GaN器件热管理
高温工作特性 · 热挑战 · 先进封装方案
SiC
GaN
先进封装
26
热仿真报告撰写
结果可视化 · 数据呈现 · 设计建议输出
报告
可视化
27
热设计案例（一）
DC-DC变换器散热设计（风冷方案）
案例
DC-DC
风冷
28
热设计案例（二）
电动汽车电机控制器散热设计（液冷方案）
案例
电机控制器
液冷
29
热设计案例（三）
光伏逆变器散热设计（自然对流方案）
案例
光伏
自然对流
30
课程总结与前沿趋势
数字孪生 · AI辅助热设计 · 3D打印散热器
数字孪生
AI
3D打印