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CAE技术在手机散热中的应用

发布者:admin   发布时间: 2018-09-10 浏览次数:

 随着夏天的到来,许多地区的室外温度已经高达35、6度了,很多时候我们站在室外甚至会有灼烧感,但是你要清楚,满身都是零件的手机其实也过的很不爽,高温对于手机的使用影响非常大,随着夏季温度持续攀升,很多手机用户都会遇到手机发烫严重的问题。

手机发热的原因是由于手机内置的处理器,这是一个高度集成的SOC芯片,其中集成了CPU中央处理器芯片和GPU图像处理器芯片,还有蓝牙、GPS、射频等一系列芯片模块,这些芯片在高速运转的时候会散发大量的热量。

当然,除了处理器之外,手机的屏幕越来越大,很多大内存的应用程序越来越多,耗电量也是增加了不少,手机缺少散热设置和优化不佳都会让手机热量难以发散,这也就是手机容易发热的原因。能够准确地计算出手机各关键部位的温升值,对提高手机的安全性和可靠性是至关重要的,通过CAE仿真可以精确分析出连接器在使用时的温升变化。以下为有限元科技为某手机企业做的热分析项目。

 

手机模型

 

材料属性

 

序号

名称

密度g/m^3

导热系数w/m*K

比热容J/kg*K

1

前盖/外框

1.13

0.2

1200

2

显示屏

1.18

0.18

1465

3

卡托

7.9

16.3

500

4

PCB

1.2

0.35

880

5

前壳

1.82

72

1110

6

电池

2.84

长度方向30/厚的方向1

880

7

屏蔽罩

8.66

83

410

8

铜皮

8.93

385

385

9

石墨片

1.0

长度方向1600/厚的方向8

1000

10

导热硅胶

1.0

3

1000

 

 

边界条件说明

1、仿真分析中涉及的传热方式 - 同时考虑了各个零部件/元器件自身的传导、与空气之间的对流换热,辐射换热;

2、分析模式 - 稳态分析,在给定元件发热功率的情况下,分析在此时间段内系统内部的温度分布情况;

3、分析级别 - 独立的子系统,假设产品放置在自然环境中;

4、仿真分析中的空间尺寸 - 电池包外围尺寸;

5、工作环境(温度/海拔) - 25℃环境温度/海平面;

6、边界条件说明 - 25℃环境下,总功率:前5min热功耗3.618w;5min后热功耗2.318w;

7、放置方式 - Z轴正方向(屏幕向下);

8、其他处理 - 模型中不影响散热结果的一些特征和元件简化处理;

9、采用的软件 - Flotherm;

10、分析边界设定 - 设备孤立地置于自由空间中,周围空气初始速度为零,产品初始温度为25℃,环境温度为25℃,系统压力为大气压;

 

监控点说明及温度曲线

 

 

 

仿真计算温度

 

序号

名称

热功耗(W)

仿真温度(℃)(5min)

仿真温度(℃)(完成)

1

LED(14颗、背光灯)

 

27.0223

32.9527

2

Indicate linght 

 

35.2219

40.1846

3

front Flash LED 

 

35.0654

40.3057

4

EMMC

 

36.577

41.1352

5

AUDIO PA 

 

36.5534

41.1164

6

Exynos7872(CPU)

0.378

38.2534

42.2249

7

PMIC

0.24

37.6145

41.98

8

Backlight IC

 

36.6661

41.0418

9

Charge IC 

前5分钟2w,其他时间0.7w

57.1126

48.3985

10

LCM DRIVER IC

 

38.3852

41.7548

11

3G/4G PA

1

46.1694

51.9769

12

TX Module

 

37.1005

42.7975

13

2G PA

 

37.6748

42.7492

14

WIFI BT FM

 

36.1491

40.9593

15

Front Camera

 

34.914

40.522

16

Rear FLASH light

 

37.2094

42.1584

17

Rear Camera

 

33.9993

40.2627

18

屏幕最高温度(≤38℃)

 

33.3

38.5

19

后盖最高温度(≤42℃)

 

33.8

40.1

 

 

5min温度云图

手机外表面温度云图,屏幕侧温度在27-33.3℃左右,后盖温度26.9-33.8℃左右

PCB表面温度图,温度最高点在Exynos7872(CPU)(38.3℃)、 Charge IC (56.6℃)、3G/4G PA(46.3/45℃)处,PCB板左右温差2℃左右

Exynos7872(CPU)、Charge IC切面云图, Exynos7872(CPU)温度38.5℃左右,Charge IC温度57.2℃左右

 

60min温度云图

手机外表面温度云图,屏幕侧温度在32-38.5℃左右,后盖温度32.6-40.1℃左右

PCB表面温度图,温度最高点在Exynos7872(CPU)(42.2℃)、 Charge IC (48.2℃)、3G/4G PA(52.1/51℃)处,PCB板左右温差2℃左右

Exynos7872(CPU)、Charge IC切面云图, Exynos7872(CPU)温度42.3℃左右,Charge IC温度48.4℃左右

 

总结:

(1)、25℃环境下,前5min整个系统中主要元器件温度Exynos7872(CPU)温度38.3℃左右, Charge IC温度56.6℃左右、3G/4G PA(46.3/45℃) ;

(2)、屏幕最高温度33.3℃左右(标准温度 ≤38℃ );后盖最高温度33.8℃左右(标准温度 ≤42℃ ) 。

(3)、 25℃环境下,60min结束后整个系统中主要元器件温度Exynos7872(CPU)温度42.2℃左右, Charge IC温度48.2℃左右、3G/4G PA(52.1/51℃) ;

(4)、屏幕最高温度38.5℃左右(标准温度 ≤38℃ );后盖最高温度40.1℃左右(标准温度 ≤42℃ ) 。

 

随着智能手机迭代速度的加快,越来越多手机企业采用CAE仿真技术来优化产品,CAE仿真对手机行业对在提高可靠性、降低产品的损坏率、压缩成本方面起到了显著的作用。 有限元科技依托十数年来1000多家企业的CAE仿真应用经验,为手机行业提供全面的CAE应用解决方案,涵盖了CAE分析、CAE软件培训、CAE软件二次开发、元王手机行业性CAE软件、仿真实验室建设等各个方面。选择有限元科技,为您的企业发展创造无限可能。

 

元王提示:夏天在外玩手机,这些一定要注意

1、避免手机在高温环境下使用,或者太阳下直射使用过长。

2、避免长时间使用手机,可运行一段时间之后放置手机恢复正常温度后再继续使用。

3、避免使用散热不良的保护壳,或者在发烫时去掉保护壳等覆盖物。

4、外出尽量把手机放到包包中,若是放在口袋里,跟身体接触无疑会让手机热量增加不少,汗水的蒸发也会让手机积聚湿气,容易造成芯片短路。

5、若充电的时候玩手机,温度上来之后请拔去充电器。

6、发热严重的时候,建议清理后台,关闭超大应用,并及时去售后维修点让专业人士检查一下。

 

如有CAE业务的需要请联系电话:13723451508,咨询QQ:215370757
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