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电力电子应用设计如何避坑?这款最新SiC仿真工具有一套给力的办法

安森美 来源:未知 2023-05-24 00:15 次阅读

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现代电力电子产品不断向更高频、更高效、更高密度、更高压化的趋势发展,给系统产品设计带来挑战。

为加快设计周期,降低设计复杂性,各种仿真工具应运而生。

然而,在加速产品设计的同时,依然可能有很多坑……

- 要生成相关模型,常常提供的是理想的双脉冲测试装置,然而,实际应用场景可不会那么理想呢

- 硬开关可以由模型生成工具和在线仿真工具处理,可是对软开关,无能为力啊

- 寄生参数定义不准确,生成的模型和仿真结果差强人意……

为解决类似设计挑战,安森美(onsemi)最新推出了一款基于PLECS的具有独特功能的仿真工具,为设计人员提供了一个在线仿真的新选择。

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“安森美的SiC仿真工具是行业的一个重大进步,加快软/硬开关设计上市。我们的工具使客户能了解我们的器件在其应用环境中的表现,并充分优化性能以符合技术边界。

——安森美电源方案事业群先进电源部高级副总裁兼总经理 AsifJakwani

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图1:安森美ElitePower仿真工具架构

PLECS or SPICE?

最新发布的工具包括ElitePower仿真工具和PLECS模型自助生成工具,这款工具采用具有安森美特色的可扩展仿真模型,能够准确呈现出采用EliteSiC系列产品包括EliteSiC边界情形的电路运行情况,可帮助设计人员提高效率。

我们先通过使用流程了解下该工具的架构:首先使用PLECS模型自助生成工具,待用户输入应用的寄生参数后,即可获得极高准确度的损耗模型,再将模型文件上传到安森美的在线仿真环境中。

作为最早的电路仿真软件,SPICE在IC行业一直都是重要的存在。PLECS的优势是来源于先进的编程技术,以及融合了非常规建模概念的仿真算法。在复杂功率器件仿真领域,两者的区别,通过这几点对比一目了然。

SPICE:

  • SPICE使用的行为模型主要用于IC设计而不是功率器件;

  • SPICE需要很长的时间来模拟系统,如3相电机驱动;

  • SPICE不能有效处理电气变量以外的物理变量。

PLECS:

  • PLECS处理速度极快,可以轻松处理系统级需求;

  • PLECS可以同时处理多物理变量;

  • PLECS是基于实际开关过程的仿真工具。

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图2:SPICE与PLECS对比

值得一提的是,目前市面上的PLECS模型的系统级仿真工具通常仅适用于硬开关,而软开关的仿真结果往往极不准确。而安森美引领行业的PLECS模型,解决了这一难题,适用于软/硬开关应用,如DC-DCLLC、CLLC谐振式、双有源桥和移相全桥变换器。

兼具高准确度仿真与便捷的用户体验

一次到位的设计,才是最省时省钱的。而对于需要“一次到位”设计的应用来说,复杂电力电子应用的系统级仿真也至关重要。为实现这个目标,仿真结果必须有高准确度。为提高仿真准确度,安森美这款仿真工具祭出了这些必杀技。

高精度模型

首先从最具挑战性的模型讲起,安森美提供具有物理&可扩展的SiCMOSFET模型,该模型的搭建源于基础的物理公式,输入信息包括器件技术(横截面)和芯片布局(GDS),通过对芯片尺寸和布局的优化,实现对新器件的设计,从而确保在不同的仿真条件下获得最准确的结果。

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图3.物理&可扩展的SiCMOSFET模型

安森美的PLECS模型自助生成工具,能够帮助用户创建出高精度系统级PLECS模型。用户既可直接在仿真平台上使用模型,也可以将其上传至ElitePower仿真工具进行仿真。

❖ 自定义应用寄生参数

器件与电路板引线之间、器件与器件之间存在着不同的寄生参数。寄生参数会对MOSFET的开关性能产生影响,所以,仿真时应该充分考虑寄生参数的影响。

在这款仿真工具中,用户可以根据应用的自定义需求,对显著影响导通和开关损耗的电路寄生参数进行定制化设定。

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图4.自定义寄生参数

❖ 详细的损耗数据

根据用户自定义的电偏压和温度条件,对导通和开关损耗数据进行定制化设定,用户能够创建详细的数据表格,确保系统仿真的预测结果基于准确的内插,避免不准确的外推。

❖ 边界建模

安森美的边界(Corner)模型适用于正常条件范围以及边界情形,使用户能够跟踪其应用在正常、最坏和最佳生产环境下在导通和开关损耗方面的性能差异。

此外,为确保仿真的准确性,该仿真工具拥有更广选择的电路拓扑,包括:单相和三相AC-DC(PFC或有源前端);大功率非隔离和隔离DC-DC;单相和三相、两电平和三电平DC-AC逆变器

接下来,再通过一个应用实例看下该仿真工具的简洁界面吧。

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图5.10kW户用储能系统的仿真示例

试用体验后,您会发现该工具有这些强大功能:

  • 快速获取仿真结果:用户可以轻松探索不同性能指标和它们在不同器件、电路拓扑、控制策略和负载的设计权衡。

  • 详细的损耗数据:详细的数据确保系统仿真基于准确的内插而非外推的预测结果;软/硬开关皆可适用。

  • 使用灵活:这款仿真工具可以灵活响应各种属性调整,比如不同系统参数规格栅极驱动阻抗、散热设计和产品边界表现。

  • 产品推荐:提供基于应用和拓扑的产品挑选建议。

亲们,这些是您想要的最硬核的仿真功能吗?小编觉得功能太强大,全部讲出来太难啦,欢迎试用体验,并留言分享您的惊喜发现。

该仿真工具完全在线,不需要许可证,只需要使用myON账户登录,点击阅读原文,立即开始仿真之旅吧。

小编为您奉上两份新仿真工具实用指南——《Elite Power仿真工具用户指南》、《Elite Power仿真工具和PLECS模型自助生成工具的技术优势》,扫码一睹为快。

85ed90ac-f984-11ed-90ce-dac502259ad0.png扫码填表下载安森美SiC仿真工具实用指南

想再深入了解ElitePower仿真工具,这场即将到来的在线研讨会不容错过。

SiC仿真工具在线研讨会 研讨会时间2023年05月25日,10:00开始 演讲嘉宾

Shawn Huang

安森美现场应用工程师

Shawn负责工业类特别是光伏/储能应用的产品推广和技术支持,在光伏逆变器、变频器、电网补偿装置产品、高压大功率电源及SiC功率器件领域有多年研发经验。

研讨会要点
  • 了解安森美引领行业的PLECS模型能生成有效精准的仿真,适用于软/硬切换开关应用,例如DC-DC LLC 和CLLC谐振、双有源桥和相移全桥。

  • 介绍安森美自助式PLECS模型自助生成工具,并回顾如何利用新颖的基于物理的、可扩展的SPICE 建模方法创建定制的高保真系统级PLECS模型。

  • 在安森美引领行业的ElitePower Simulator中部署准确的PLECS模型。

“码”上报名

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(微信昵称获奖者别忘了发送邮箱地址到我们的后台哦~)

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