紧凑热模型（Delphi/JEDEC）
思路：用少量节点表示器件
概述
做整块电路板的热分析时，把几十个IC都详细建模，计算根本跑不完。
这时就用紧凑热模型。不把芯片、键合线、引线框架、塑封料等内部全部划网格，而是替换成一个只用热阻把结和外表面几个点连接起来的“盒子”。关键的取舍在于：无论多简单，只要在所用的冷却条件下结温准确即可。能简化到什么程度，取决于冷却方式。
代表性模型
| 模型 | 节点 | 特点 |
|---|---|---|
| 单热阻（θJA） | 结与环境 | 只适用于测试板条件，不适合系统分析 |
| 双热阻（JEDEC） | 结、顶面、板面 | 可由数据手册 RJC、RJB 构建，误差随冷却方式变化 |
| DELPHI（多节点） | 顶面、底面、侧面分为多个节点 | 按多种冷却条件与详细模型拟合确定热阻，边界条件变化时也易保持精度 |
双热阻模型公式
$R_{top}$ 为顶面到环境（散热器或对流）的热阻，$R_{board}$ 为板面到环境的热阻。用单一温度分别代表整个顶面和板面，正是该模型的局限所在。
诞生于欧洲的合作研究
DELPHI 是20世纪90年代前期欧洲电子设备厂商和分析软件公司参与的一个合作研究项目的名称。目标是建立一种“器件热模型”，让设备厂商即使在器件厂商不公开内部结构的情况下也能准确进行热分析。由此产生了按多种冷却条件与详细模型拟合确定热阻网络的方法，这种不易依赖边界条件的模型思想后来被纳入 JEDEC 标准。它的最大优点是可以在保密内部结构的同时只传递热行为。
算例：误差如何随冷却方式变化
作为基准的“详细模型”
把器件表示为结、顶面中心、顶面周边、底面四个节点的热阻网络，作为“详细模型”（结—顶面中心 8 K/W，结—顶面周边 30 K/W，顶面中心—周边 6 K/W，结—底面 4 K/W）。由此构建双热阻模型，从冷却整个顶面的情况得 $R_{JC} = 6.32$ K/W，从只由电路板冷却的情况得 $R_{JB} = 4.00$ K/W。在多种冷却方式下比较两者（每瓦发热的结温升）：
| 冷却方式 | 详细模型 | 双热阻模型 | 误差 |
|---|---|---|---|
| 冷板冷却整个顶面 | 6.32 K/W | 6.32 K/W | 0 % |
| 只由电路板冷却 | 4.00 K/W | 4.00 K/W | 0 % |
| 顶面中心小型散热器＋电路板 | 5.42 K/W | 5.31 K/W | −2.1 % |
| 顶面自然对流＋散热良好的电路板 | 10.14 K/W | 10.11 K/W | −0.3 % |
| 散热板只接触周边 | 8.31 K/W | 6.26 K/W | −24.6 % |
只从周边冷却时，结果低了25%，而且偏向危险一侧。
双热阻模型把顶面当作一个温度，无法区分“热量从顶面哪里散出”。实际上结正上方的中心更容易传热，而只能从周边散热时，这个差别就显现出来。把顶面中心和周边分开的多节点模型（本例中就是详细模型本身）在任何条件下误差都为0。这就是 DELPHI 模型的思路。
在系统级分析中的应用
模型选择
- 发热小或温度余量大的器件，用双热阻模型通常就足够。
- 温度余量小的器件、散热器或散热板只部分接触的器件，应使用 DELPHI 模型或详细模型。
- 确认器件厂商提供的模型形式（双热阻、DELPHI、详细）以及它在哪些冷却条件下经过验证。
验证步骤
- 对关键器件，在接近实际使用的冷却条件下与详细模型（或厂商提供的详细数据）比较。
- 结温升误差在百分之几以内，即可在系统分析中使用该紧凑模型。
- 在实机上，由外壳顶面温度和 ψJT 推算结温，与分析结果比较。
紧凑模型“面”的放置
把紧凑模型放入CFD时，常见的问题是模型外表面与电路板或机箱的接触没有正确建立：顶面节点没有与散热器面接触、底面节点没有与电路板铜层热连接等。这样即使热阻值正确，热量出口也被堵住了。放置模型后，输出每个节点散出的热量，确认热量按预期路径流动，是最可靠的做法。
常见错误
错误与对策
| 错误 | 后果 | 对策 |
|---|---|---|
| 只用 θJA 表示器件 | 在实际电路板上温度严重出错 | 至少使用双热阻模型 |
| 局部冷却时用双热阻模型 | 结温向危险一侧偏差 | 使用 DELPHI 或详细模型 |
| 模型外表面与电路板未建立接触 | 热量出口被堵 | 输出各节点热量确认 |
| 不确认验证条件 | 在适用范围外使用 | 确认厂商的验证条件 |
我想自己试试热阻的叠加。
价值
详细
错误