DC Busbar

DC 直流電是最常見且簡單的Busbar架構。在模擬分析上,我們能使用 Maxwell或是 Q3D來做損耗場的分析,透過損耗場傳遞給 Icepak做散熱與溫升的評估設計。

以下筆者引用 Ansys的教學範例,分別使用Maxwell 與 Q3D做 DC Busbar的模擬介紹,讀者可以挑選自己有的軟件做使用參考。

Maxwell DC Conduction Simulation

如圖 1-0所示,這裡有三個直流匯流排,其中部分銅線放在一個氧化鋁基板的盒子當中。其中最上面的導體有三個饋入與一個輸出點,其他的兩個導體也是相同的配置。我們分別將個別導體上的右端給定三個15A的DC電流,而左端給定Sink的激勵源。

圖 1-0

模擬完成後,我們能用Filed Plot將損耗場繪製出來,如圖 1-2。

圖 1-2

欲評估溫升,此後可以接續把損耗場傳遞給Icepak做模擬使用。

Q3D DC Loss Simulation

同上面模型,如圖1-3三個直流匯流排,其中部分銅線放在一個氧化鋁基板的盒子當中。每個導體有三個饋入與一個輸出點,在Q3D中,分別給定Source與Sink的激勵源。

圖 1-1

在Q3D中則是藉由 Q3D的直流分析與給定 15A直流的電流,能分析出直流電流流過此導體的損耗。

圖 1-1

其中我們能從損耗場中看到在 Fuse的銅線連接處,因為其線較細,所以損耗較高,是熱會集中的重點區段。

圖 1-2

在 Q3D中特別要注意材料的設定,Q3D銅材料預設的導電係數是低溫的條件,在這模擬中我們需要設定成與溫度相依的導電率特性。

圖 1-3

Icepak Setting

上面兩種方法,Maxwell與Q3D都能將損耗場做出估算,讀者可以依自己的軟體做選擇使用。下面我們用Q3D的計算接續溫升的模擬,同樣的方法也能用在Maxwell與Icepak的模擬中。

藉由 AEDT的 Create Target Design功能,我們能很快地由 Q3D模型生成 Icepak模型,其中也幫我們做好了許多的架設設定。在這個模擬中,我們移除自動產生的 Region,重新建立 Region,並給予 Opening Free的邊界條件。

圖 1-4

在求解器的設定中,我們設定 Z Velocity為 0.001,設定微小在重力方向的 Velocity能幫助加快收斂。另外在Advanced Solver設定中,我們也做一些微調,最後再增加 2-Way Coupling ,如圖 1-5所示。

圖 1-5

Icepak Thermal Simulation

由上面的設定與模擬執行,溫升模擬的結果如圖 1-6所示。

圖 1-6

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