SOAtherm模型與LTspice軟件一起分發，并通過直接在電路仿真中驗證未超出特定MOSFET的安全工作區（SOA）來簡化熱插拔和浪涌抑制器設計。本文假定對 SOAtherm 模型有基本的了解。

通常，電路設計人員獨立使用 LTspice SOAtherm-NMOS 符號來驗證特定 MOSFET 的 SOA 是否適合給定應用;無需額外的散熱器或PCB散熱模型。然而，在一些要求特別苛刻的應用中，特別是那些高功率瞬變持續時間超過10毫秒的應用中，可能需要利用散熱器或PCB提供的額外熱容量和耗散。以前，這是通過將電阻電容網絡連接到SOAtherm-NMOS模型的Tc引腳來實現的。

現在，使用SOAtherm-PCB和SOA-HeatSink符號，可以通過指定一些物理參數來模擬散熱器和PCB熱行為，而不是根據公式計算組件值數組。

索熱多氯聯苯

要使用SOAtherm-PCB符號，請將其連接到SOAtherm-NMOS符號的Tc引腳，如下所示。

SOAtherm-PCB符號

在大多數模擬中，只需提供以下信息：

使用 SOAtherm-PCB 符號時，保守的做法是將 SOAtherm-NMOS RthetaJA 參數更改為較大的值（例如 1k），以消除仿真中 MOSFET 的默認功耗值。

SOAtherm-PCB組件屬性

請記住，熱行為，尤其是氣流的熱行為，涉及許多變量之間的復雜相互作用。雖然SOAtherm-PCB是電路設計人員武器庫中的有用工具，但它不能替代更復雜的軟件，該軟件結合三維氣流行為和對相鄰組件的輻射來實現PCB布局的有限元分析。

SOAtherm-HeatSink

要使用 SOAtherm-HeatSink 模型，請將該符號連接到 SOAtherm-NMOS 符號的 Tc 引腳。

SOAtherm-HeatSink 符號

您可以通過右鍵單擊散熱器符號來指定散熱器是銅還是鋁，然后雙擊“SpiceModel”字段以生成下拉菜單。

SOAtherm-散熱器符號組件屬性

在大多數模擬中，您只需要提供以下信息：

請注意，Rtheta是散熱器數據表中的熱阻，包括氣流的影響。例如，在Aavid ML26AAG數據表中，提供了以下圖。

愛美德ML26AAG熱阻圖

在每分鐘200英尺的空氣速度下，熱阻為10°C / W。

有了這些信息，SOAtherm-HeatSink模型能夠提供散熱器瞬態熱行為的一階估計。它并不意味著取代更復雜的有限元軟件。

高級主題

以上信息足以開始運行SOAtherm-PCB和SOAtherm-HeatSink仿真，但勤奮的工程師很快就會質疑正在建模的內容以及所做的簡化。

SOAtherm-HeatSink 模型

SOAtherm-HeatSink模型相當簡單。它假裝散熱器形成一條銅條或鋁條，其橫截面與 MOSFET 片 （Area_Contact_mm2） 的接觸面積相匹配。棒材的長度由指定的金屬體積（Volume_mm3）除以接觸面積確定。熱界面材料（導熱硅脂、硅焊盤等）由Rinterface參數提供的值的單個電阻器建模。如果未指定該參數，則根據 （100°C/W） / Area_Contact_mm2 計算默認值。棒的另一端通過單個Rtheta值電阻連接到周圍環境。如上所述，這模擬了對環境的功耗。

由于該條在Cauer熱模型中建模為一系列電阻-電容抽頭，因此瞬態和穩態行為反映在這個簡單模型中。

SOAtherm-PCB模型

SOAtherm-PCB模型假設PCB在PCB的一側只有一層銅，并且該銅的總面積由Area_PCB_mm2參數定義。銅被建模為一個圓，MOSFET在中心。銅圓進一步分為十個同心圓，最小圓的內半徑由Area_Contact_mm2參數確定。SOAtherm-PCB熱模型將每個圓的熱阻和熱容量集中到一個R-C對中，形成Cauer熱模型的十個抽頭之一。

假設功率通過對流和輻射從PCB的頂部和底部耗散。對流和輻射在上述Cauer模型的十個抽頭中的每一個都獨立建模。這提供了比試圖描述整個PCB的對流和輻射的閉式方程更準確的結果。

注意自然對流（無氣流）換熱系數值為1.1625e-5寬/（°C?毫米2） 在默認對流模型中假定。該值可能會因結構形狀、PCB 的方向、層流與湍流氣流等而異。如果需要，可以使用 hconv0 參數覆蓋此值。

氣流是通過根據以下公式調整對流模型的傳熱系數來建模的：

hconv = hconv0 （1 + 0.013 ? LFM0.8）

下面列出了可用于SOAtherm-PCB模型的完整參數集。在大多數情況下，只有本文檔上一節中列出的參數子集是必需的。

審核編輯：郭婷