Презентация_TIDA-010056

1.

КУРСОВАЯ РАБОТА · ДАТЧИКИ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ
ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ
СИЛОВОГО КАСКАДА ПРИВОДА BLDCДВИГАТЕЛЯ
TIDA-010056
Выполнил студент гр. 5130901/30102
Шичков Н.А.
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого · 2026

2.

АКТУАЛЬНОСТЬ · ЦЕЛЬ · ЗАДАЧИ
Зачем нужен тепловой анализ платы
АКТУАЛЬНОСТЬ
Плата TIDA-010056 при питании до 54 В и мощности до
1,5 кВт обеспечивает непрерывный ток 25 А (СКЗ) на
площади всего 70×69 мм без радиатора.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Построить и исследовать модель распределения температурного
поля платы силового каскада BLDC-привода TIDA-010056, выявить
наиболее нагруженные зоны.
ЗАДАЧИ
Теплоотвод идёт только за счёт естественной конвекции,
поэтому корректная оценка температурного поля
критически важна для надёжности конструкции.
Изучить конструкцию платы и выделить основные элементы
Построить упрощённую геометрическую модель и задать
граничные условия
Выполнить моделирование и оценить характер распределения
температуры
Сформулировать выводы о тепловом состоянии конструкции

3.

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ
Печатная плата TIDA-010056
ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ:
Q1…Q6
Силовые MOSFET-ключи (трёхфазный мост) —
CSD19536KTT
U1
Драйвер затворов DRV8350R
U2
Микроконтроллер MSP430FR2355
U3, U4, U5
Усилители тока INA180
U6
Линейный стабилизатор TPS709
U7
Датчик температуры TMP235
C1, C2, C3
Конденсаторы звена постоянного тока
J1
Силовой клеммник питания

4.

МОДЕЛИРОВАНИЕ
Геометрическая модель и сетка (2D)
Геометрическая модель печатной платы
Конечно-элементная сетка модели

5.

МОДЕЛИРОВАНИЕ
Трёхмерная модель и сетка (3D)
Трёхмерная геометрическая модель
Конечно-элементная сетка 3D-модели

6.

РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ
Температурное поле платы
ГРАНИЧНЫЕ УСЛОВИЯ
α = 12 Вт/(м²·К)
T₀ = 0 °C
РЕЗУЛЬТАТ РАСЧЁТА
64,71 °C
Наибольший нагрев — в зоне силовых
MOSFET-ключей Q1…Q6 трёхфазного моста

7.

АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ
Зависимость Tmax от коэффициента
теплоотдачи α
180
α, Вт/(м²·К)
Tmax, °C
160
4
157,7
140
8
90,9
120
12
65,5
16
51,8
20
43,15
24
37,14
28
32,7
Tmax, °C
158
100
91
80
66
52
60
43
37
40
33
20
0
4
8
12
16
α, Вт/(м²·К)
20
24
28
Нелинейный убывающий характер: основной эффект
охлаждения — при малых α

8.

АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ
Зависимость Tmax от температуры среды T₀
120
105
100
95
100
90
T₀, °C
Tmax, °C
0
64,71
5
69,71
10
74,71
15
79,71
20
84,71
25
89,71
30
94,71
35
99,71
40
104,71
85
80
75
80
Tmax, °C
70
65
60
40
20
0
0
5
10
15
20
T₀, °C
25
30
35
40
Строго линейный рост: каждый градус T₀ повышает
Tmax на 1 °C

9.

ВЫВОДЫ
• Температурное поле платы имеет выраженно неоднородный локальный характер
• Наибольший нагрев наблюдается в зоне силовых MOSFET-ключей Q1…Q6 трёхфазного моста
• Драйвер затворов U1 формирует умеренно нагретую зону; основная площадь платы холодная
• Зависимость Tmax(α) — нелинейная убывающая; Tmax(T₀) — строго линейная
• В базовом режиме (Tmax = 64,71 °C) плата работает вблизи верхней границы допустимого теплового
режима
• Для повышения надёжности рекомендуется принудительный обдув зоны ключей Q1…Q6