Modelação e Simulação Eletrotérmica de Circuitos e Sistemas Eletrónicos

• Autor(a) principal: Silva, Nuno Filipe Mota
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.8/9175
• topic: Simulação eletrotérmica; Comportamento multi-ritmo; MOSFETs de potência; Modelação de propagação de calor; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia Eletrotécnica, Eletrónica e Informática

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.