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IPOSIM的今昔——從器件級的計算到基于系統(tǒng)的仿真

發(fā)布時間:2022-06-22 來源:英飛凌 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】選擇合適的功率半導(dǎo)體器件是功率電路設(shè)計的核心,需要通過計算獲得器件的損耗、系統(tǒng)溫度,有時還需要估算器件的壽命。這是個系統(tǒng)工程,一般需要專業(yè)團(tuán)隊和多種仿真軟件實(shí)現(xiàn)。這對于大多數(shù)的設(shè)計團(tuán)隊的項(xiàng)目很難實(shí)現(xiàn),為此英飛凌25年前就提供的基于器件的損耗和溫度計算工具IPOSIM,這一平臺發(fā)展到今天已經(jīng)實(shí)現(xiàn)基于英飛凌器件模型庫和PLECS的云仿真。


IPOSIM的誕生


IPOSIM—IGBT Power Simulation for eupec IGBT,誕生于上世紀(jì)的90年代末期,它是完全基于Excel Sheet的IGBT和續(xù)流二極管損耗和熱仿真的計算書,早期只支持100多個型號的NPT型第二代IGBT。


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我的珍藏版


這樣簡單易用的“仿真”,結(jié)束了工程師需要代公式手算的歷史,把工程師從繁瑣重復(fù)的計算中解放出來。不少企業(yè)從此脫離了不會算,熱設(shè)計靠毛估估的時代,但這一試算表的定位是產(chǎn)品選型工具


它是假設(shè)流過器件電流是正弦的,并做線性近似。


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IPOSIM Excel版歷經(jīng)6次大改版,到它退出歷史舞臺時功能已經(jīng)很強(qiáng)大了,它可以比較多個器件的損耗,結(jié)溫,殼溫,紋波,給出最大輸出有效值電流能力等。甚至可以按照變化的負(fù)載工況,算出變化的損耗和溫度,但歸根到底它還是基于器件的計算。


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開啟云仿真


網(wǎng)絡(luò)版IPOSIM是英飛凌數(shù)字化仿真平臺的一個重要轉(zhuǎn)折點(diǎn),進(jìn)入2010年代,英飛凌開始利用半導(dǎo)體行業(yè)網(wǎng)上設(shè)計方案供應(yīng)商Transim Technology推出IPOSIM網(wǎng)上設(shè)計仿真工具,后臺仿真軟件是Portunus。這一仿真平臺免安裝,友好的GUI用戶界面,一步一步幫你快速出結(jié)果,功能比IPOSIM Excel版本強(qiáng)多了,它是基于系統(tǒng)的仿真,可以支持多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和4種DC/AC調(diào)制策略,精度也比用公式計算高。


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IPOSIM的新時代


2018年英飛凌開始采用的PLECS作為web版的IPOSIM后臺仿真平臺,這樣做的好處是提高了仿真性能。我們?yōu)榭蛻糸_放器件PLECS模型,所以工程師可以以在線和離線方式使用電路模板和熱/電模型進(jìn)行仿真。


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今天的IPOSIM支持19種不同的功率電路拓?fù)洌ㄈ娖街械腁NPC,器件庫包括IGBT/SiC模塊,單管,功率二級管和晶閘管等。


系統(tǒng)的調(diào)制方法非常豐富,三相兩電平的調(diào)制方式包括正弦調(diào)制、六種空間矢量方式等9種調(diào)制方式,負(fù)載可選感性負(fù)載和容性負(fù)載。輸出頻率低至0.1Hz。


仿真包括靜態(tài)工況,周期負(fù)載和模塊器件壽命估算。


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最大和最小的IGBT:


在IPOSIM的器件庫里有小到1A 600V SOT-223封裝的單管,這是業(yè)內(nèi)最小的IGBT,大到750A 6500V IGBT模塊,業(yè)內(nèi)最大的IGBT模塊,散熱面尺寸差1200多倍,實(shí)際系統(tǒng)中IGBT損耗差1萬多倍。


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我們可以通過IPOSIM在不同的拓?fù)浜驼{(diào)制策略下做損耗和熱仿真,我們也開放仿真用的PLECS模型,注冊myinfineon就可以下載。



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