手机发热的原因是由于手机内置的处理器,这是一个高度集成的SOC芯片,其中集成了CPU中央处理器芯片和GPU图像处理器芯片,还有蓝牙、GPS、射频等一系列芯片模块,这些芯片在高速运转的时候会散发大量的热量。
当然,除了处理器之外,手机的屏幕越来越大,很多大内存的应用程序越来越多,耗电量也是增加了不少,手机缺少散热设置和优化不佳都会让手机热量难以发散,这也就是手机容易发热的原因。能够准确地计算出手机各关键部位的温升值,对提高手机的安全性和可靠性是至关重要的,通过CAE仿真可以精确分析出连接器在使用时的温升变化。以下为有限元科技为某手机企业做的热分析项目。
手机模型

材料属性

边界条件说明
1、仿真分析中涉及的传热方式 - 同时考虑了各个零部件/元器件自身的传导、与空气之间的对流换热,辐射换热;
2、分析模式 - 稳态分析,在给定元件发热功率的情况下,分析在此时间段内系统内部的温度分布情况;
3、分析级别 - 独立的子系统,假设产品放置在自然环境中;
4、仿真分析中的空间尺寸 - 电池包外围尺寸;
5、工作环境(温度/海拔) - 25℃环境温度/海平面;
6、边界条件说明 - 25℃环境下,总功率:前5min热功耗3.618w;5min后热功耗2.318w;
7、放置方式 - Z轴正方向(屏幕向下);
8、其他处理 - 模型中不影响散热结果的一些特征和元件简化处理;
9、采用的软件 - Flotherm;
10、分析边界设定 - 设备孤立地置于自由空间中,周围空气初始速度为零,产品初始温度为25℃,环境温度为25℃,系统压力为大气压;
监控点说明及温度曲线



5min温度云图
手机外表面温度云图,屏幕侧温度在27-33.3℃左右,后盖温度26.9-33.8℃左右

PCB表面温度图,温度最高点在Exynos7872(CPU)(38.3℃)、 Charge IC (56.6℃)、3G/4G PA(46.3/45℃)处,PCB板左右温差2℃左右。


60min温度云图
手机外表面温度云图,屏幕侧温度在32-38.5℃左右,后盖温度32.6-40.1℃左右

PCB表面温度图,温度最高点在Exynos7872(CPU)(42.2℃)、 Charge IC (48.2℃)、3G/4G PA(52.1/51℃)处,PCB板左右温差2℃左右。


总结:
(1)、25℃环境下,前5min整个系统中主要元器件温度Exynos7872(CPU)温度38.3℃左右, Charge IC温度56.6℃左右、3G/4G PA(46.3/45℃);
(2)、屏幕最高温度33.3℃左右(标准温度 ≤38℃ );后盖最高温度33.8℃左右(标准温度 ≤42℃ )。
(3)、 25℃环境下,60min结束后整个系统中主要元器件温度Exynos7872(CPU)温度42.2℃左右, Charge IC温度48.2℃左右、3G/4G PA(52.1/51℃);
(4)、屏幕最高温度38.5℃左右(标准温度 ≤38℃ );后盖最高温度40.1℃左右(标准温度 ≤42℃ )。
随着智能手机迭代速度的加快,越来越多手机企业采用CAE仿真技术来优化产品,CAE仿真对手机行业对在提高可靠性、降低产品的损坏率、压缩成本方面起到了显著的作用。
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