RC-Modellierung thermischer Systeme (LPTN)

Das thermische Verhalten elektronischer Systeme kann durch ein RC-Netzwerk abgebildet werden (engl: Lumped Parameter thermal network LPTN).

Dabei werden Bauelemente und Komponenten vereinfacht als Massepunkte betrachtet. Jedem Massepunkt wird ein thermischer Widerstand (Rth-Wert) und eine Wärmekapazität (Cth-Wert) zugeordnet. Rand- und Anfangsbedingungen werden entsprechend modelliert. Durch die Verschaltung der Rth- und Cth-Werte liefert das Netzwerk an definierten Punkten die Temperaturen und Wärmeströme im System. Der Vorteil gegenüber der CFD-Berechnung ist, dass sehr schnell Ergebnisse erzielt werden können. In relativ kurzer Zeit lässt sich eine Vielzahl von Lastfällen thermisch bewerten. 

Im Modul werden folgende Inhalte vorgestellt:

• Möglichkeiten und Grenzen der RC-Modellierung, Biot-Zahl als Kriterium
  
• CFD vs. RC-Modellierung
  
• Aufbau eines RC-Netzwerks
  
• Messmethoden für den thermischen Widerstand und die Wärmekapazität
• Analogie elektrischer Strom / Wärmestrom
• Impulsantwort des einfachen RC-Glieds
• Superpositionsprinzip
  
• Abbildung eindimensionaler Systeme mit Hilfe von Cauer-/ Foster-Netzwerken
• Cauer-Foster-Transformation
  
• Gemeinsamer Aufbau eines RC-Netzwerks in der Software Scilab als praktisches Beispiel

Referenten: Andreas Griesinger, Nikica Jurcevic