【应用】热仿真软件Smart-CFD帮助车载DVR设备选择热界面材料，避免反复无效打样

时间： 2020-04-24 来源：世强

技术问答

车载监控录像一体机，是一种数字视频录像监控设备，主要应用于长途客车、城市公交等各种交通车上。随着市场应用发展，产品的功能需求越来越多，器件功耗上涨，带来器件超温失效风险。

如何在产品设计早期即时识别散热风险，并有效规避？Smart-CFD热仿真软件可以有效解决该问题。Smart-CFD软件是爱美达Aavid开发的一款全新的热仿真软件，允许用户在简单和复杂的系统中模拟流量特性和热性能。Smart-CFD软件可以在产品设计初期，进行产品的热仿真建模，识别、分析产品的散热风险，并可以对可能的优化措施进行仿真验证、筛选，确定有效的优化措施，极大降低产品研发的效率和成本，避免反复无效打样。

某一个车载DVR产品概念设计中，评估通信模块、CPU发热功耗2W+，担心有超温风险。采用Smart-CFD建立热仿真模型，仿真结果显示CPU温度高达169℃，通信模块壳温高度133℃，超温问题很突出。对热仿真模型进行切面温度云图显示，器件周围的空气温度100℃+，而外壳61℃，器件到外壳的传热热阻大，导致器件发热量无法有效散发到环境中，建议采用导热垫片进行贴壳处理。

Figure 1 初始模型器件壳温

Figure 2 器件到外壳的传热路径分析

在Smart-CFD中修改模型，导热垫片选用博恩经济型垫片BN-FS300，应用厚度2mm。模型求解后，CPU、通信模块温度分别为126℃、74℃，下降约43℃+，但CPU依然超温。

Figure 3 导热垫片BN-FS300方案的器件壳温

查看切面云图，导热垫片界面温差10℃，器件外壳温差66℃。根据散热理论，选用导热系数8W/m*K的BN-FS800，应用厚度1mm，并且增加凸台的截面积后，CPU温度约为68℃。

Figure 4 导热垫片BN-FS800方案的器件壳温

最终，根据Smart-CFD热仿真软件，在产品概念设计阶段发现器件存在明显的超温失效风险。在对初始模型的仿真结果进行深入分析，提出了“器件采用贴壳处理，CPU选用高导热系数的BN-FS800，通信模块可选用经济型的BN-FS300”的优化方案，而且用仿真验证了该方案的有效性。

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