FLOTHERM 5.1 培训纪要-flo/pcb,flo/emc等；

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庆中秋佳节和心情愉快，特发一些Flotherm资料，请大家笑纳。
一、FLOMERICS公司简介
      FLOMERICS公司创立于1988年，是全球第一个开发专门针对电子设备热设计仿真软件和建筑流体通风仿真软件的公司，自1989年推出FLOTHERM---电子热分析软件和FLOVENT---建筑流体通风仿真软件以来就一直居于市场领导地位并引领行业的技术发展。目前FLOMERICS公司是一家在伦敦股票交易所上市的高技术软件公司。在1999年，FLOMERICS公司还兼并了在时域电磁场分析方面全球领先的KCC软件公司，除了继续研发和推广全球领先的基于时域传输线TLM方法的天线设计及电磁场仿真软件Micro-Stripes以外，还开发了全球首个系统整机级电磁兼容性仿真分析软件FLO/EMC，目前FLO/EMC和FLOTHERM软件已完全实现无缝和同一界面以及共享几何模型的协同设计，令电子设备结构设计工程师可以快速方便地全面分析系统的散热与电磁兼容性这一对矛盾并得出符合二者要求的设计方案。 2004年初，FLOMERICS公司还推出了专门针对电子线路设计工程师开发的PCB电路板级热设计软件FLO/PCB。
    作为电子热分析领域技术的领导者和标准制定者，FLOMERICS公司拥有业内数量最大的电子热分析专家队伍，FLOTHERM不但是全球第一套专业电子散热分析软件，也是目前唯一拥有全自动优化设计功能（Command Center）、全球标准IC封装热分析模型库（Flopack）及CAD模型导入自动热等效简化功能的软件，其中Flopack芯片封装DELPHI热阻网络模型和详细热分析模型已被JEDEC组织作为全球唯一的IC标准热模型。可靠性分析工程师还可以利用Flo/Stress模块对IC和PCB进行进一步的热应力分析，避免因为热应力导致器件本身或焊点的损坏。FLOMERICS公司一直并会继续领导全球电子散热设计技术的发展。
    Flo/EMC软件是目前全球唯一专业分析系统级电磁兼容性的仿真软件，其核心采用基于时域的先进的Advanced TLM---高级传输线法。Flo/EMC拥有一次求解就获得整个系统频率响应（屏蔽效能）的高效分析能力，另外还独家拥有处理通风孔、缝隙、空间线缆、集总电路等对系统级EMC性能极其关键细节的TLM等效模型技术，真正实现了宽频带、大尺寸的系统级电磁兼容性仿真分析

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二、FLO/PCB
     Flomerics公司推出全新概念的软件——FLO/PCB，它为优化印刷电路板热设计提供了一种跨专业的设计环境，使电路板设计工程师们能够在设计电路板的概念阶段开始就很容易地将热设计也考虑在内。而且，FLO/PCB还可以应用于PCB详细设计阶段、系统级验证阶段的热设计，贯穿了PCB设计周期的始终。
     FLO/PCB可加快印刷电路板散热设计过程，此过程甚至能够从绘制功能模块原理图开始，并且使系统构架工程师，电路（硬件）设计工程师和机械热设计工程师们能够在共同的设计环境中进行协作。 一个简单的鼠标点击就能实现电路板在功能模块原理图、物理布局模型和热分析结果这三种不同视图之间的切换。在其中任何一个视图中所做的改动会立即反应在其它的视图中，使整个设计团队保持“同步”并使其在各个方面的设计改进能实时地反映到整体设计开发过程中。 由于产品在电气性能，机械结构，和散热等方面的问题可以在详细设计开始之前就得到解决，这样可使优化设计更省时，大大减少了重复工作的成本。

2.1 FLO/PCB的主要功能：

     专业化的菜单能够快速创建功能模块原理图

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从功能模块原理图自动生成物理布局模型和热分析模型。

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非常快速的求解，通常几分钟的计算就可以得到电路板上下两面的三维气流和温度分布图。

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· 按层定义PCB的布线密度与厚度
· 局部定义布线密度、热过孔或覆铜层
· 器件上添加散热器
· 自动辐射计算
· 分析带子板的PCB
· 完全集成的数据库功能支持元器件JEDEC标准热模型，以及 www.SmartParts3D.com和www.flopack.com提供的模型库。导入FLOPACK芯片热模型（热阻网络模型、详细模型），得到准确的芯片热分析结果
· 以IDF2.0/3.0导入EDA软件的PCB布局布线模型，同样FLO/PCB也能够以IDF格式将电路板模型导出给EDA和CAD设计软件；通过.CSV格式导入器件的功率值

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导出分析模型给EDA、MCAD或FLOTHERM系统级热分析软件，能够实现与Flotherm软件完全无缝的双向模型共享，系统级热设计工程师随时可以从数据库中导入这些PCB放入FLOTHERM系统级热分析环境中用于整机级热分析

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· 自动生成分析网格，无须设计人员参与
· 趋势性快速分析和精确分析选择
· 自动生成HTML和/或Microsoft Word格式的完整的分析结果报告（详细型或标准型）

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2.2 FLO/PCB的辅助功能：

· 在PCB上还可以定义RF射频罩或EM电磁屏蔽部件,考虑其对散热的影响
· 多个设计方案和结果同时打开，直观地比较各种设计方案

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· 自动显示器件温度临界报警和温度超标报警

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注：红色为超标报警，黄色为临界报警

     总之：FLO/PCB可以应用于PCB概念设计阶段、详细设计阶段、系统级验证阶段，贯穿了PCB热设计的始终；专门为电子设计工程师而开发，易学易用，分析快速准确

     FLO/PCB支持WindowsXP, WindowsNT, 和Windows2000操作系统。建议内存最小为512M，硬盘的最小可用空间为300MB以上。

     * www.SmartParts3D.com 是一个由Flomerics公司开发的基于互联网的通用器件和材料热分析模型数据库。这些模型仅可用在FLO/PCB和FLOTHERM、Flo/EMC软件中。

     ** www.flopack.com是一个由Flomerics公司开发的基于互联网的IC封装热分析模型数据库。这些模型仅可用在FLO/PCB和FLOTHERM软件中。

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三、FLO/EMC
    1999年，英国Flomerics公司并购了知名电磁场仿真软件公司——KCC，KCC公司由TLM（传输线矩阵法）的创始人PETER B.JOHNS在上世纪七十年代末建立，FLO/EMC的核心采用了KCC公司成熟的TLM求解器并结合了Flomerics公司强大的前后处理技术。
     FLO/EMC是专业针对系统级电磁兼容性分析的仿真软件，FLO/EMC主要有以下几个特点：

3.1．求解原理及优点

     FLO/EMC采用先进的时域传输线矩阵法(TLM)，软件首先用冲击脉冲作为激励源，冲击脉冲在时域的宽度趋于无限窄，从频域来说，它能覆盖无限宽的频率范围；当以这个冲击脉冲来激励整个系统时，在时域得到的将是此脉冲与系统函数即h(t)的卷积，对应于频域，结果将是系统函数H(s)与冲击脉冲的频域响应的乘积，由此我们得到H(S)，即整个系统的频域响应。由于以上的求解原理，只需要一次求解就可以得到系统在整个频域的响应曲线，也就是系统的屏蔽效能曲线。

     在进行系统级EMC分析时，由于机箱本身的尺寸往往很大，同时机箱本身会有一些孔、缝隙等微小结构，而这些结构对EMC分析来说往往是至关重要的，这么大的尺寸比对用软件仿真尤其是网格划分技术来说，提出了严峻的挑战。在这种情况下，从一定程度上来说求解技术尤其是网格划分技术对仿真的准确性和速度起着决定性作用。FLO/EMC采用独特的精简模型及嵌入式网格技术，在保证计算准确性的前提下，大大提高了计算速度。

     FLO/EMC可以对一个较大系统内的如下细小结构采用精简模型，它们包括空间的线缆、槽、缝隙（包括搭接缝隙）、集总电路和滤波器等，如下图所示：

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3.2. FLO/EMC可以求解的问题
    a. 屏蔽效能分析（Shielding Effectiveness）
    1） 部件级的屏蔽效能分析：

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某光电转换接头分析模型

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2） 系统级的屏蔽效能分析：

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PC的分析结果——表面电流分布图

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PC的分析结果——屏蔽效能曲线

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b. 辐射性能分析(Radiation) 主要针对部件和系统的辐射问题，在进行这种分析时，可以灵活地设置激励源的种类，如线端口激励（Wire Port）、微带线端口激励(Micro-strip Port)、带状线端口（stripline）、波导端口(Waveguide Port)等。

     可以分析的问题包括线缆间耦合、通风板的设计、缝隙及螺钉联接的设计、去耦电容的性能分析、接地方案的分析、滤波电路的优化、散热片的设计等方面。

     1）散热片的设计

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2）去耦电容的性能分析

某PCB去耦电容的设计方案

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加去耦电容前后的结果比较

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3）通风板的设计
结构示意图