GaN HEMT的SPICE模型使用指南及示例

GaN HEMT的SPICE模型使用指南及示例總結(jié)

本文檔基于GaN HEMT的實(shí)測(cè)特性描述了當(dāng)前版本的模型。該模型專為與PSpice和LTspice配合使用而開發(fā)。本文檔首先介紹該模型，然后提供將模型導(dǎo)入PSpice和LTspice的說(shuō)明，最后比較一些測(cè)試和仿真結(jié)果。按照以下說(shuō)明正確加載模型后，晶體管符號(hào)將如圖1所示出現(xiàn)。

深度詳細(xì)的PDF文檔免費(fèi)下載：

*附件：GaN HEMT的SPICE模型使用指南及示例.pdf

一、模型概述

• ?目的?：作為開發(fā)輔助工具，確保首次設(shè)計(jì)成功，GaN Systems?提供了PSpice和LTspice的仿真模型。
• ?特點(diǎn)?：由于GaN Systems晶體管的典型開關(guān)頻率與熱現(xiàn)象相關(guān)的響應(yīng)時(shí)間相當(dāng)，因此開發(fā)了完整的電熱模型。該模型基于GaN HEMTs的實(shí)測(cè)特性。

二、模型組成

• ?電熱模型?：通過(guò)單獨(dú)的熱網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，允許進(jìn)行自熱模擬。提供封裝級(jí)模型，并包括封裝熱阻抗。
• ?T1端子?：用于監(jiān)測(cè)溫度變化，不應(yīng)與基板連接混淆。可接地以禁用自熱功能。
• ?溫度依賴性?：模型已校準(zhǔn)，包括飽和電流和漏源電阻的溫度依賴性。

三、模型文件與導(dǎo)入

• ?文件類型?：模型包含.lib（模型庫(kù)）和.olb（部件符號(hào)）兩個(gè)文件。
• ?導(dǎo)入步驟?（以PSpice為例）：
  1. 將.lib和.olb文件保存到Cadence工具的指定目錄。
  2. 在原理圖中打開“Place -> Part”，添加庫(kù)，選擇并放置GaN HEMT部件。
  3. 在仿真配置文件中添加模型庫(kù)。

四、仿真參數(shù)調(diào)整

• ?收斂性?：為改善模型收斂性，建議調(diào)整PSpice參數(shù)VNTOL為10uV，ABSTOL為1.0nA。
• ?其他參數(shù)?：根據(jù)具體應(yīng)用，可能需要調(diào)整其他參數(shù)。啟用“Auto Converge”并修改最大時(shí)間步長(zhǎng)（如需）。

五、模型應(yīng)用與示例

• ?IV特性?：提供了測(cè)量和模擬的IV輸出特性比較，使用50μs脈沖寬度限制自熱。
• ?電容特性?：使用電容計(jì)和Agilent B1505A曲線示波器表征了不同端子間的非線性電壓依賴電容。
• ?半橋?qū)崿F(xiàn)?：展示了典型半橋?qū)崿F(xiàn)，其中高側(cè)器件的自熱電路已禁用，低側(cè)器件的T1端子用于監(jiān)測(cè)溫度變化。
• ?雙脈沖測(cè)試?：提供了雙脈沖測(cè)試切換電路示例和模擬波形，包括寄生電感引起的電壓過(guò)沖和振蕩。

六、LTspice使用說(shuō)明

• ?文件導(dǎo)入?：下載.lib和.asy文件，解壓縮到工作目錄，然后在LTspice中添加組件。
• ?收斂性設(shè)置?：提供了用于實(shí)現(xiàn)半橋功率開關(guān)電路一致收斂的選項(xiàng)設(shè)置。

七、注意事項(xiàng)

• ?熱節(jié)點(diǎn)使用?：熱網(wǎng)絡(luò)應(yīng)與電氣網(wǎng)絡(luò)分開處理。T1節(jié)點(diǎn)可用于禁用自熱功能或監(jiān)測(cè)結(jié)溫變化。
• ?禁用與監(jiān)測(cè)?：展示了如何連接T1節(jié)點(diǎn)以禁用自熱功能或監(jiān)測(cè)溫度變化。
• ?避免的連接?：指出了不應(yīng)使用的連接，以避免影響模型性能。

八、總結(jié)

• GaN HEMT模型已在PSpice和LTspice中實(shí)現(xiàn)，顯示出良好的收斂性，適用于模擬開關(guān)電路。該模型將隨著更多表征數(shù)據(jù)的收集而持續(xù)改進(jìn)。