手机进行热仿真过程案例-上海赛一信息科技中心

2022-10-14 12:43:42

手机进行热仿真过程案例

详细介绍

手机是每年双十一无法绕开的话题，自搭载骁龙888的产品发售以来，发热成了绕不开的话题，甚至小米特地为此发布了“环形冷泵散热系统”，利用特斯拉阀导热以求降低核心温度。如果说前几年消费者关注屏幕相机5G，今年的手机市场的关键词无疑是散热。

除了确保正常工作和寿命、防止烫伤或爆炸外，对电子设备进行热设计还能提高产品使用舒适性、提高品牌口碑等。

但由于电子设备的热效应是由多种因素综合作用的产物，牵一发而动全身，使得传统的经验设计存在很多局限性，难以跟上新产品新技术的发展。

手机散热成了宣传重点

仿真通过对电磁、流体、温度等多个物理场耦合，还原设备真实运行状态，能在结构完整的情况下对内部不同位置进行瞬态测量，因此相较于传统测量法，热仿真的结果更加贴近用户真实使用的状况。
我们可以透过元王为魅蓝S6进行的手机热仿真案例，了解仿真如何帮助手机进行热管理。

魅蓝S6散热分析

魅蓝S6屏幕及外壳模型

魅蓝S6主板（顶端）结构

魅蓝S6主板（底部）结构

为模拟主板各芯片位置的发热情况，我们对上下主板也进行了完整建模，并在各主要发热源处设置了监控点，以便后续查看温升情况。

各监控点设置及温度结果

环境设置为初始温度25℃，前5min热功耗3.618w；5min后热功耗2.318w。选取5分钟及仿真结束后的温度作为对比，之后进行仿真求解，得出上表。

由表中可以看到，仅屏幕位置最高温度略微超出设计允许的最高温度（38°C）。接下来我们可以对各个部位进行具体的分析。

5分钟时PCB表面温度云图

上图PCB温度云图可以看到，温度较高的几个点出现在Exynos7872 (CPU)（38.3℃）、 Charge IC （56.6℃）、3G/4G PA（46.3/45℃）处，PCB板左右温差2℃左右。根据设计材料，PCB安全。

5分钟时侧面温度云图

上图可以看到切面方向，Exynos7872(CPU) 温度38.5℃左右，Charge IC温度57.2℃左右。charge IC温度较高，需要重点关注散热情况。

60分钟屏幕及后盖温度云图

60min下屏幕上方温度升至38.5°C，稍高出设计要求。后盖最高温度出现在顶端，为39.9°C，满足设计条件。

60分钟PCB表面温度云图

60min PCB温度较高点出现在 Exynos7872 (CPU)（42.2℃）、 Charge IC （48.2℃）、3G/4G PA（52.1/51℃）处，PCB板左右温差2℃左右。

60分钟切面温度云图

上图切面温度云图可以看到 Exynos7872(CPU) 温度42.3℃左右，Charge IC温度48.4℃左右，未发生过热的情况。

温控点温度曲线

从温控点曲线也可看到整体温度控制较好，温升平稳，符合设计要求。

通过仿真技术，在设计阶段即可介入产品热管理，提前获得手机运行时的温度数据及云图，在产品制造前预先发现潜在问题。通过云图进行科学热量分配，优化散热方案，缩短产品开发周期。

随着散热越来越成为人们挑选手机的关注重点，各种新型散热方案也层出不穷。利用热仿真技术，对手机进行热管理，提前验证散热方案是否靠谱，在满足消费者轻薄和性能需求之下，最大化降低手机过热风险，让产品更具市场竞争力。

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