Modelação e Simulação Eletrotérmica de Circuitos e Sistemas Eletrónicos

Silva, Nuno Filipe Mota

http://hdl.handle.net/10400.8/9175

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Modelação e Simulação Eletrotérmica de Circuitos e Sistemas Eletrónicos_apos.pdf		3.05 MB	Adobe PDF	Download

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Authors

Silva, Nuno Filipe Mota

Advisor(s)

Oliveira, Jorge dos Santos Freitas de

Mendes, Luís Miguel Moreira

Abstract(s)

Esta dissertação insere-se na área da modelação e simulação eletrotérmica de circuitos eletrónicos que contêm MOSFETs de potência. Visa essencialmente o estudo da aplicabilidade de ferramentas computacionais inovadoras que consigam simular, de forma eficiente, circuitos que operem em múltiplas escalas temporais, como é o caso da simulação elétrica e térmica conjunta. A simulação eletrotérmica de um componente eletrónico cujo funcionamento depende fortemente da temperatura necessita que, durante o seu período de operação, se conheça com rigor o valor da temperatura em vários pontos do seu interior, de modo a se poder estimar o seu comportamento. O modelo do MOSFET utilizado, baseado em modelos SPICE, é um modelo eletrotérmico contínuo, que permite que a temperatura de funcionamento seja atualizada dinamicamente durante o processo de simulação. Em conjunto com o modelo do MOSFET são também adotados nesta dissertação modelos de propagação térmica baseados em linhas de transmissão de calor. Para se poder tirar o proveito dos diferentes ritmos de evolução temporal existentes entre as variáveis de estado elétricas e térmicas, são utilizadas algumas técnicas numéricas avançadas baseadas em esquemas Runge-Kutta multi-ritmo. Nesta dissertação é dada especial atenção ao método de ordem 2(3). O desempenho deste método numérico é avaliado em dois exemplos de aplicação ilustrativos, com resultados bastante interessantes. Através da análise comparativa entre os resultados obtidos com os métodos numéricos convencionais presentes nos simuladores SPICE e o método proposto, é possível constatar ganhos significativos em termos de poupança de esforço computacional.