一体化半导体激光器的ANSYS热仿真及结构设计

传统半导体激光器与驱动控制器多采用分离式设计,故半导体激光器系统的体积很难紧凑化,而一体化半导体激光器存在电路集成度高,发热严重等问题,因此,本文提出了对半导体激光器进行一体化、小型化设计的方法。为了保证所设计的半导体激光器运行时系统温度分布均匀,输出激光不受温度变化影响,在结构设计之前,利用ANSYS软件对元器件集成度较高的电路板等热源进行了热仿真,提高了集成后结构的可靠性。仿真结果显示,优化设计后的半导体激光器一体化结构满足激光器温度要求,系统温度分布均匀,能保证激光器稳定运行。设计的新型半导体激光器的整体结构尺寸仅为85mm×95mm×115mm,不仅实现了半导体激光器与驱动控制器的一体化与小型化集成,并且结构中留有准直光路设计空间,便于后期的应用研究。

微波功率模块集成电源的热分析与热优化设计

为提高微波功率模块集成电源的可靠性和工作寿命,对微波功率模块集成电源进行了热分析和热优化设计。首先建立整机的热仿真模型,进行热分析,得出整机的温度分布。其次进行了改变MOS管间距和采用外壳风冷散热的优化设计,优化后整机温度明显下降,热量分布更加均匀;最后研制了试验样机并进行测试。结果表明,通过热优化设计,散热性能与原始设计相比大幅提升,验证了热优化设计的合理性。

焊接式IGBT模块结构设计与性能分析

设计了一款半桥结构的焊接式绝缘栅双极型晶体管（IGBT）模块。模块内部电路整体布局设计为IGBT的正负母线端子在直接覆铜（DBC）板的一端,DBC板的另一端为IGBT的交流输出端,两块DBC板通过键合线连接在一起,形成半桥结构。为了解决IGBT模块热分布不均匀的问题,模块内部的芯片采用交错式布局,减小了芯片之间的热耦合,有效降低模块工作时的温度,提高了IGBT的可靠性。利用Solidworks三维绘图软件对模块内部布局和整体结构进行设计,在ANSYS Workbench仿真软件中对IGBT模块的整体结构进行了热特性仿真,最后对所设计的IGBT模块进行了封装和测试。测试结果表明：本次设计的焊接式IGBT模块具有很好的电气特性,在开关过程中没有明显的振荡,反向恢复电流和关断电压尖峰都控制在模块额定值的2倍以内。

基于ANSYS和MATLAB智能算法的电石热物性参数反演

电石是一种重要的化工基础原料,其冷凝、降温过程对电石出炉系统设计和生产流程控制有着重要影响,因此研究电石的冷却过程有着重要的意义。由于无法通过实验手段测量电石内部温度,需要通过软件仿真获得电石冷却过程中的温度场分布。而目前国内在材料热物性参数方面的数据和研究较少,缺少电石导热系数值。基于ANSYS热仿真和MATLAB智能算法,利用神经网络和遗传算法进行参数反演,得到了电石的热传导系数随温度变化的值。结果表明这种方法有效可行,对电石出炉系统设计和生产流程控制起到了重要的指导作用,并为研究物质的热物性参数提供了一种新思路。

PCB平面谐振电感的损耗分析和优化设计

针对微波功率模块(MPM)集成电源绕线式谐振电感过热、高度高、效率低等问题,提出一种基于平面PCB绕组的谐振电感。依据电感的损耗分析模型,利用有限元仿真软件Maxwell对其进行绕组损耗分析,利用积分方程法对磁芯涡流损耗进行分析,通过Ansys仿真软件对其进行热仿真,设计出一款发热少、高度低、高效率的PCB平面谐振电感。