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仿真已成為當(dāng)今設(shè)計(jì)流程中不可或缺的基礎(chǔ)工具，能夠在原型構(gòu)建之前對(duì)設(shè)計(jì)方案中選擇的器件、拓?fù)浼捌渌P(guān)鍵方面進(jìn)行驗(yàn)證。由此不僅節(jié)省了時(shí)間，還避免了許多設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，使首個(gè)原型更有可能達(dá)到預(yù)期性能。為了達(dá)到最新設(shè)計(jì)所需的性能和功率密度，開發(fā)者必須盡可能提高精確度，因而仿真變得至關(guān)重要。
仿真中面臨的挑戰(zhàn)
仿真的精確度受限于其基礎(chǔ)模型的準(zhǔn)確性。即使是通過高質(zhì)量的產(chǎn)品手冊(cè)來推導(dǎo)模型也存在一定風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)樵诋a(chǎn)品手冊(cè)中，導(dǎo)通損耗、能量損耗和熱阻抗等器件特性參數(shù)都是實(shí)驗(yàn)室條件下的測(cè)量結(jié)果。
此外，基于產(chǎn)品手冊(cè)的模型所反映的是制造商的實(shí)驗(yàn)室配置和環(huán)境，無法代表實(shí)際實(shí)施中可能遇到的各種狀況。對(duì)于某些方面而言尤為如此，例如因當(dāng)前設(shè)計(jì)方案的物理布局而造成的寄生元素（當(dāng)然，這可能只是寄生元素形成的部分原因）。
如果無法準(zhǔn)確表示寄生元素及任何其他特定于設(shè)計(jì)的屬性，仿真的可信度將大打折扣，其結(jié)果的不準(zhǔn)確度可能高達(dá) 30%。為此，有必要提供一種工具，支持在所定義的環(huán)境下基于特定應(yīng)用進(jìn)行仿真，不必再依賴于一般的“制造商實(shí)驗(yàn)室”模型。
推動(dòng)仿真范式轉(zhuǎn)變
安森美 (onsemi)?的 PLECS 模型自助生成工具 (SSPMG)?實(shí)現(xiàn)了上述目標(biāo)，設(shè)計(jì)人員可在其中輸入與設(shè)計(jì)環(huán)境相關(guān)的特定設(shè)計(jì)寄生信息，自定義 PLECS 模型，從而獲得準(zhǔn)確的仿真結(jié)果。
圖 1：PLECS 模型自助生成工具 (SSPMG)
電力電子行業(yè)已經(jīng)意識(shí)到基于產(chǎn)品手冊(cè)的模型與實(shí)際情況存在明顯差異，也愈發(fā)認(rèn)識(shí)到根據(jù)個(gè)案需求來調(diào)整仿真的潛在優(yōu)勢(shì)。SSPMG 正在推動(dòng)行業(yè)范式進(jìn)行轉(zhuǎn)變，這是一款能夠反映真實(shí)情況的仿真工具，可顯著提高仿真準(zhǔn)確度，為您提供切實(shí)可行的結(jié)果。這款工具的核心是高度準(zhǔn)確、基于物理的可擴(kuò)展 SPICE 模型方法。
圖 2：SSPMG – 引領(lǐng)行業(yè)的功能
典型工業(yè)系統(tǒng)級(jí)仿真工具采用的 PLECS 模型僅對(duì)硬開關(guān)有效，對(duì)軟開關(guān)應(yīng)用的仿真則非常不準(zhǔn)確。安森美推出的全新 PLECS 模型引領(lǐng)了技術(shù)發(fā)展，既適用于硬開關(guān)也適用于軟開關(guān)應(yīng)用，例如 DC-DC LLC 和 CLLC 諧振、雙有源橋和相移全橋。
創(chuàng)新的SSPMG仿真工具還支持設(shè)計(jì)人員根據(jù)電氣偏置和溫度條件，添加自定義的數(shù)據(jù)密集參數(shù)表。這有助于確保表內(nèi)數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的插值準(zhǔn)確，由此幾乎消除了外推需求（外推是造成系統(tǒng)仿真誤差的另一個(gè)主要來源）。
自定義應(yīng)用寄生參數(shù)
根據(jù)用戶指定的應(yīng)用電路寄生參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，可顯著影響導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗。
數(shù)據(jù)密集的參數(shù)表
根據(jù)用戶指定的電氣偏置和溫度條件調(diào)整導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗數(shù)據(jù)。用戶可創(chuàng)建數(shù)據(jù)密集的參數(shù)表，以確保系統(tǒng)仿真中插值準(zhǔn)確并避免不準(zhǔn)確的外推。
邊界模型
我們的邊界模型可在產(chǎn)品的典型條件和邊界條件下發(fā)揮效用，使用戶能夠跟蹤在較差、標(biāo)稱和較佳制造條件下的導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗，進(jìn)一步掌握應(yīng)用性能表現(xiàn)。
創(chuàng)新的SSPMG仿真工具還支持設(shè)計(jì)人員根據(jù)電氣偏置和溫度條件，添加自定義的數(shù)據(jù)密集參數(shù)表。這有助于確保表內(nèi)數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的插值準(zhǔn)確，由此幾乎消除了外推需求（外推是造成系統(tǒng)仿真誤差的另一個(gè)主要來源）。
圖 3：SSPMG 采用數(shù)據(jù)密集的損耗參數(shù)表
在半導(dǎo)體制造的整個(gè)過程中必須考慮到電力電子設(shè)計(jì)的要求。為此，SSPMG 工具中提供了代表電子產(chǎn)品不同制造條件的“邊界模型”，其中，閾值電壓、RDSon、擊穿電壓、電容等參數(shù)會(huì)根據(jù)制造工廠的制造工藝做出一些調(diào)整。在系統(tǒng)層面捕獲相關(guān)的參數(shù)差異并進(jìn)行建模非常重要，因?yàn)檫@些參數(shù)差異會(huì)顯著影響能量損耗、導(dǎo)通損耗和溫度行為。
在電力電子設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員必須區(qū)分軟開關(guān)和硬開關(guān)。對(duì)于硬開關(guān)而言，雙脈沖測(cè)試 (DPT) 是一種眾所周知且較為可靠的損耗計(jì)算方法。然而，軟開關(guān)依賴于拓?fù)浜凸ぷ髂Ｊ剑瑢?dǎo)致 DPT 生成的結(jié)果不準(zhǔn)確，因此 DPT 對(duì)軟開關(guān)并不適用。
為了解決這個(gè)問題，SSPMG 使用全新的轉(zhuǎn)換損耗測(cè)試儀來準(zhǔn)確計(jì)算能量損耗。這種方法靈活全面，適用于一系列拓?fù)洌ㄏ嘁迫珮?(PSFB)、DC-DC LLC 和 CLLC 諧振，能夠?yàn)檫^去常被忽視的軟開關(guān)模型提高精確度。
圖 5：安森美的 PLECS 模型生成工具 – 提供適合仿真軟開關(guān)拓?fù)涞哪Ｐ?/p>
令人欣喜的是，安森美的 PLECS 模型對(duì)硬開關(guān)、軟開關(guān)和同步整流開關(guān)都有效。
借助 SSPMG，設(shè)計(jì)人員可以使用安森美功率器件產(chǎn)品，信心滿滿地對(duì)設(shè)計(jì)和環(huán)境進(jìn)行準(zhǔn)確仿真，避免以后需要大刀闊斧地重新設(shè)計(jì)早期原型，進(jìn)而能夠縮短設(shè)計(jì)周期。
設(shè)計(jì)人員可以將 SSPMG 生成的自定義 PLECS 模型直接放入仿真環(huán)境中，也可以將模型上傳至安森美免費(fèi)的 Elite Power 仿真工具進(jìn)行評(píng)估。這兩個(gè)工具最近都擴(kuò)大了支持范圍，現(xiàn)已能夠支持場(chǎng)截止第 7 代 (FS7) IGBT 產(chǎn)品。
通過提供業(yè)界領(lǐng)先的 PLECS 模型自助生成工具和各種 EliteSiC 解決方案與 IGBT 產(chǎn)品組合，安森美重新定義了工程師如何構(gòu)思、設(shè)計(jì)和驗(yàn)證電源系統(tǒng)。
下載ECAD模型
