Análisis térmico "simple" de componentes en PCB a lo largo del tiempo

Estoy tratando de ser pragmático sobre el diseño de una PCB y un circuito que tendrá que disipar el calor. Es bastante simple: un transistor de potencia de montaje en superficie carga un supercondensador 4F 5v con una corriente aproximadamente constante de 2A. No hará esto repetidamente, por lo que solo necesita disipar unos 20 julios durante 10 segundos, una vez, desde la temperatura ambiente.

Me gusta la idea de matar dos pájaros de un tiro: mantenga los cálculos simples construyendo márgenes de seguridad y tomando simplificaciones en el peor de los casos. Pero los cálculos o la disipación térmica a lo largo del tiempo, especialmente combinados con la dinámica eléctrica, no son simples, principalmente porque las pistas de cobre de la PCB y su diseño tienen un efecto tan significativo, pero también porque el transistor no es ideal.

Así que me imagino que las únicas dos formas prácticas de diseñar esto son una o ambas: con un software CAD especializado, o probando un prototipo físico, simplemente midiendo la temperatura que alcanzan las partes de la PCB y sus componentes.

Siendo realistas, ¿cuál sería la forma más sencilla y eficaz de realizar los cálculos/evaluaciones eléctricos y térmicos necesarios?