Многоуровневая автоматизированная система, разработанная в МИЭМ ВШЭ, позволила в 5–10 раз быстрее оценивать риск перегрева компонентов в мощных электронных схемах, сообщает журнал Russian Microelectronics.ъ
Перегрев транзисторов — одна из ключевых проблем силовой электроники. При резких перепадах температуры во время включения и выключения устройства параметры компонентов меняются, что приводит к отказу техники. До сих пор инженеры выбирали между двумя методами: точным 3D-моделированием в пакетах ANSYS, Flotherm или Comsol — долгим и ресурсоёмким — либо быстрыми, но упрощёнными расчётами в SPICE-симуляторах, которые не всегда учитывают реальную конструкцию платы.
Сотрудники МИЭМ объединили оба подхода: Comsol моделирует полупроводниковые приборы и уточняет тепловые модели корпусов, SPICE анализирует электрическую схему, а российский пакет «АСОНИКА-ТМ» рассчитывает нагрев печатной платы и температуры компонентов. Разрозненные программы связали специально разработанными модулями, которые автоматически передают данные о мощностях и температурах между блоками расчёта.
Методику проверили на реальной плате драйвера шагового двигателя с мощными MOSFET-транзисторами. Результаты моделирования сопоставили с тепловизионными измерениями — расхождение оказалось минимальным. Профессор МИЭМ ВШЭ Игорь Харитонов заключил, что методика работает корректно и пригодна для реальных инженерных задач. По его словам, теперь можно примерно в 5–10 раз быстрее прогнозировать момент перегрева платы, оперативно корректировать конструкцию и снижать стоимость разработки.
Практическое значение разработки выходит за рамки академического результата. Силовая электроника — основа промышленных приводов, электротранспорта и энергетического оборудования, где отказ компонента означает не просто поломку, а остановку производства или аварию. Ускорение расчётного цикла в 10 раз сокращает время проектирования и делает тепловую верификацию плат доступной на ранних стадиях разработки — там, где исправить ошибку дешевле всего.
