電力電子應(yīng)用設(shè)計如何避坑？這款最新SiC仿真工具有一套給力的辦法

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現(xiàn)代電力電子產(chǎn)品不斷向更高頻、更高效、更高密度、更高壓化的趨勢發(fā)展，給系統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計帶來挑戰(zhàn)。

為加快設(shè)計周期，降低設(shè)計復(fù)雜性，各種仿真工具應(yīng)運而生。

然而，在加速產(chǎn)品設(shè)計的同時，依然可能有很多坑……

- 要生成相關(guān)模型，常常提供的是理想的雙脈沖測試裝置，然而，實際應(yīng)用場景可不會那么理想呢

- 硬開關(guān)可以由模型生成工具和在線仿真工具處理，可是對軟開關(guān)，無能為力啊

- 寄生參數(shù)定義不準確，生成的模型和仿真結(jié)果差強人意……

為解決類似設(shè)計挑戰(zhàn)，安森美(onsemi)最新推出了一款基于PLECS的具有獨特功能的仿真工具，為設(shè)計人員提供了一個在線仿真的新選擇。

“安森美的SiC仿真工具是行業(yè)的一個重大進步，加快軟/硬開關(guān)設(shè)計上市。我們的工具使客戶能了解我們的器件在其應(yīng)用環(huán)境中的表現(xiàn)，并充分優(yōu)化性能以符合技術(shù)邊界。”

——安森美電源方案事業(yè)群先進電源部高級副總裁兼總經(jīng)理 AsifJakwani

圖1：安森美ElitePower仿真工具架構(gòu)

PLECS or SPICE？

最新發(fā)布的工具包括ElitePower仿真工具和PLECS模型自助生成工具，這款工具采用具有安森美特色的可擴展仿真模型，能夠準確呈現(xiàn)出采用EliteSiC系列產(chǎn)品包括EliteSiC邊界情形的電路運行情況，可幫助設(shè)計人員提高效率。

我們先通過使用流程了解下該工具的架構(gòu)：首先使用PLECS模型自助生成工具，待用戶輸入應(yīng)用的寄生參數(shù)后，即可獲得極高準確度的損耗模型，再將模型文件上傳到安森美的在線仿真環(huán)境中。

作為最早的電路仿真軟件，SPICE在IC行業(yè)一直都是重要的存在。PLECS的優(yōu)勢是來源于先進的編程技術(shù)，以及融合了非常規(guī)建模概念的仿真算法。在復(fù)雜功率器件仿真領(lǐng)域，兩者的區(qū)別，通過這幾點對比一目了然。

SPICE：

• SPICE使用的行為模型主要用于IC設(shè)計而不是功率器件；

• SPICE需要很長的時間來模擬系統(tǒng)，如3相電機驅(qū)動；

• SPICE不能有效處理電氣變量以外的物理變量。

PLECS：

• PLECS處理速度極快，可以輕松處理系統(tǒng)級需求；

• PLECS可以同時處理多物理變量；

• PLECS是基于實際開關(guān)過程的仿真工具。

圖2：SPICE與PLECS對比

值得一提的是，目前市面上的PLECS模型的系統(tǒng)級仿真工具通常僅適用于硬開關(guān)，而軟開關(guān)的仿真結(jié)果往往極不準確。而安森美引領(lǐng)行業(yè)的PLECS模型，解決了這一難題，適用于軟/硬開關(guān)應(yīng)用，如DC-DCLLC、CLLC諧振式、雙有源橋和移相全橋變換器。

兼具高準確度仿真與便捷的用戶體驗

一次到位的設(shè)計，才是最省時省錢的。而對于需要“一次到位”設(shè)計的應(yīng)用來說，復(fù)雜電力電子應(yīng)用的系統(tǒng)級仿真也至關(guān)重要。為實現(xiàn)這個目標(biāo)，仿真結(jié)果必須有高準確度。為提高仿真準確度，安森美這款仿真工具祭出了這些必殺技。

? 高精度模型

首先從最具挑戰(zhàn)性的模型講起，安森美提供具有物理&可擴展的SiCMOSFET模型，該模型的搭建源于基礎(chǔ)的物理公式，輸入信息包括器件技術(shù)（橫截面）和芯片布局（GDS），通過對芯片尺寸和布局的優(yōu)化，實現(xiàn)對新器件的設(shè)計，從而確保在不同的仿真條件下獲得最準確的結(jié)果。

圖3.物理&可擴展的SiCMOSFET模型

安森美的PLECS模型自助生成工具，能夠幫助用戶創(chuàng)建出高精度系統(tǒng)級PLECS模型。用戶既可直接在仿真平臺上使用模型，也可以將其上傳至ElitePower仿真工具進行仿真。

? 自定義應(yīng)用寄生參數(shù)

器件與電路板引線之間、器件與器件之間存在著不同的寄生參數(shù)。寄生參數(shù)會對MOSFET的開關(guān)性能產(chǎn)生影響，所以，仿真時應(yīng)該充分考慮寄生參數(shù)的影響。

在這款仿真工具中，用戶可以根據(jù)應(yīng)用的自定義需求，對顯著影響導(dǎo)通和開關(guān)損耗的電路寄生參數(shù)進行定制化設(shè)定。

圖4.自定義寄生參數(shù)

? 詳細的損耗數(shù)據(jù)

根據(jù)用戶自定義的電偏壓和溫度條件，對導(dǎo)通和開關(guān)損耗數(shù)據(jù)進行定制化設(shè)定，用戶能夠創(chuàng)建詳細的數(shù)據(jù)表格，確保系統(tǒng)仿真的預(yù)測結(jié)果基于準確的內(nèi)插，避免不準確的外推。

? 邊界建模

安森美的邊界（Corner）模型適用于正常條件范圍以及邊界情形，使用戶能夠跟蹤其應(yīng)用在正常、最壞和最佳生產(chǎn)環(huán)境下在導(dǎo)通和開關(guān)損耗方面的性能差異。

此外，為確保仿真的準確性，該仿真工具擁有更廣選擇的電路拓撲，包括：單相和三相AC-DC（PFC或有源前端）；大功率非隔離和隔離DC-DC；單相和三相、兩電平和三電平DC-AC逆變器。

接下來，再通過一個應(yīng)用實例看下該仿真工具的簡潔界面吧。

圖5.10kW戶用儲能系統(tǒng)的仿真示例

試用體驗后，您會發(fā)現(xiàn)該工具有這些強大功能：

• 快速獲取仿真結(jié)果：用戶可以輕松探索不同性能指標(biāo)和它們在不同器件、電路拓撲、控制策略和負載的設(shè)計權(quán)衡。

• 詳細的損耗數(shù)據(jù)：詳細的數(shù)據(jù)確保系統(tǒng)仿真基于準確的內(nèi)插而非外推的預(yù)測結(jié)果；軟/硬開關(guān)皆可適用。

• 使用靈活：這款仿真工具可以靈活響應(yīng)各種屬性調(diào)整，比如不同系統(tǒng)參數(shù)規(guī)格、柵極驅(qū)動阻抗、散熱設(shè)計和產(chǎn)品邊界表現(xiàn)。

• 產(chǎn)品推薦：提供基于應(yīng)用和拓撲的產(chǎn)品挑選建議。

親們，這些是您想要的最硬核的仿真功能嗎？小編覺得功能太強大，全部講出來太難啦，歡迎試用體驗，并留言分享您的驚喜發(fā)現(xiàn)。

該仿真工具完全在線，不需要許可證，只需要使用myON賬戶登錄，點擊閱讀原文，立即開始仿真之旅吧。

小編為您奉上兩份新仿真工具實用指南——《Elite Power仿真工具用戶指南》、《Elite Power仿真工具和PLECS模型自助生成工具的技術(shù)優(yōu)勢》，掃碼一睹為快。

掃碼填表下載安森美SiC仿真工具實用指南

想再深入了解ElitePower仿真工具，這場即將到來的在線研討會不容錯過。

SiC仿真工具在線研討會 研討會時間2023年05月25日，10:00開始 演講嘉賓

Shawn Huang

安森美現(xiàn)場應(yīng)用工程師

Shawn負責(zé)工業(yè)類特別是光伏/儲能應(yīng)用的產(chǎn)品推廣和技術(shù)支持，在光伏逆變器、變頻器、電網(wǎng)補償裝置產(chǎn)品、高壓大功率電源及SiC功率器件領(lǐng)域有多年研發(fā)經(jīng)驗。

研討會要點

• 了解安森美引領(lǐng)行業(yè)的PLECS模型能生成有效精準的仿真，適用于軟/硬切換開關(guān)應(yīng)用，例如DC-DC LLC 和CLLC諧振、雙有源橋和相移全橋。

• 介紹安森美自助式PLECS模型自助生成工具，并回顧如何利用新穎的基于物理的、可擴展的SPICE 建模方法創(chuàng)建定制的高保真系統(tǒng)級PLECS模型。

• 在安森美引領(lǐng)行業(yè)的ElitePower Simulator中部署準確的PLECS模型。

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#五一假期福利 活動獲獎名單

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