为什么您应该使用热原型而不是仿真

在所有可能的设计问题中，热挑战往往是最难以预测的。同样的情况是，直到你已经创建了原型并开始测试，你才会注意到热管理问题。这时，机械团队必须修改外壳，包括任何冷却机制，并且他们可能需要更改产品中的许多规格。在热问题产生后开始更改规格为时已晚。 解决这一切的办法是什么呢？大多数EDA供应商会推荐一个热模拟应用程序，然后他们会尝试向你销售额外的许可证。我们并不是在这里告诉你热模拟应用程序不好，但在创建PCB设计之前，可以做一些低风险的工作。这就是你应该构建一个热原型，在对你的理想化产品进行任何热模拟之前，你应该这样做。

什么是热原型PCB？

热原型是简单的测试PCB，允许你在完成完整的电气和机械设计之前，识别PCB中的热管理问题。通过构建一个简单的原型板，可以检查一些组件和电路，该原型板将在电路预期的功率水平下运行，因此可以从测量中确定其热需求。你将能够通过PCB的实际数据获得真正的洞察力，而不是依赖于模拟数据。 热原型的另一种方法是在模拟中，但这并不总是最佳的前进路径。但热模拟究竟有什么问题呢？ 实际上，使用模拟没有什么问题，问题是这些应用程序复杂且昂贵。一些热模拟应用程序需要博士级的知识和技能来配置并确保合理准确的结果。它们还需要许多输入到模拟模型中，这些通常是基于粗略估计确定的。然后是模拟软件的成本：易于使用的软件往往带有最大的价格标签。 显然，所有这些都可以使热模拟应用程序对大多数设计师来说难以接近。相反，考虑构建小型测试板，你可以在功率需求和热处理方面将其推向极限。例如，你可以使用热原型来：

• 在功率电子电路中直接获取温度测量
• 在测试电路中尝试各种组件
• 尝试使用你的测试电路的堆叠选项
• 将热原型与开发板或评估套件集成

哪些类型的电路应该用于热原型？我认为有一些电路的例子值得进行热原型设计：

• 开关电源电路，尤其是包含离散门驱动的电路
• 带有功率MOSFET的电路，特别是MOSFET阵列
• 某些处理器和ASIC
• 对温度敏感的组件，如高精度模拟接口、参考等
• 一些RF组件，即高频功率放大器

所有这些组件都可能产生大量热量，这可能需要一个主动冷却策略。如果设计意图是通过外壳或其他被动策略来管理热量，那么这些设备需要与外壳一起测试，以全面了解冷却方法。热原型提供了同时进行这两项工作的机会，并带来了几个好处。

热原型的好处

热原型从多个角度来看都非常有用，特别是在成本、设计工作量和组件的预设计评估方面。

成本低于仿真应用程序：仿真应用程序的许可证成本可能非常高。如果你正在与外部承包商合作，那么承包商的时间和许可证提供并不是免费的。通过构建带有预期电路和组件的测试板，你可以快速测试和检查热行为，而无需投入构建仿真所涉及的成本和努力。

提供仿真基准：热原型的数据可以用作系统级仿真的基准，并作为检查仿真准确性的手段。这些测量数据还可以用来为热仿真模型获取更准确的参数估计。然后，一旦你准备好尝试主动冷却策略（如强制气流），仿真将因为基于真实的热测试数据而更贴近现实。

低知识产权风险：说到底，热原型将是一次性的板子，并且在热测试后可能不会第二次构建。这意味着你的动机是尽可能便宜地构建这些板子，这可能会让你选择海外原型制作。这些板子通常风险非常低，因为它们很少反映你想要实施的系统级设计。

低设计风险方法：通常之所以构建热原型，是因为你正在尝试确认自定义电路的功能和热需求。但是，如果你想一般性地确认测试中的组件，你总是可以基于组件的应用电路构建热原型板。查看组件数据表并复制应用电路，为前进的道路提供一个低风险的选择。

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