在电力电子领域,准确度是至关重要的一个因素。仿真的精确性直接受到所使用的器件模型真实性的影响。不管是 IGBT、硅碳 (SiC) 还是硅基 MOSFET,其仿真的可信度都与模型的准确性紧密相连。有句古话说,“进垃圾,出垃圾”,意指如果输入的数据质量差,输出的结果也同样不佳。
在设计系统级模型时,设计师通常依据产品手册中的实验室测试数据(如导通损耗、能量损耗和热阻等)来构建,而这一做法也被大多数行业标准采用。但是,这些基于手册的模型来源于特定的实验室设置和环境,通常不能全面反映出现实中各种环境条件。事实上,制造商的实验室环境与设计师的实际应用环境往往完全不同,这种差异可能导致仿真结果与实际应用中的偏差极大,误差率可能高达 20-30% 甚至更多。因此,需要改进现有的模型构建方法。
安森美的 PLECS 模型自助生成工具 (SSPMG) 具有创新性,允许用户输入特定环境条件,创建定制的模型。这就像是为您专门量身定做衣服的高级裁缝,根据具体应用需求精确制作模型。
在设计电力电子解决方案时,利用定制化仿真可以大大提高模型的精准度。安森美的 SSPMG 仿真工具不仅关注于实验室的测量数据,更侧重于用户实际使用环境的特定需求。这种方法支持用户根据电气偏压和温度条件定制数据密集的参数表,以确保数据点之间的精确插值,并尽量减少对外推的需求。
此外,SSPMG 还提供了所谓的“边界模型”,这些模型反映了制造过程中的不同条件,如阈值电压、RDSon、击穿电压、电容等的变化,这对于测量器件的能量损耗、导通损耗和温度行为至关重要。
软开关和硬开关的区别在电力电子领域非常关键。硬开关可以通过双脉冲测试 (DPT) 精确测量损耗,而软开关的性能则更受拓扑和操作模式的影响。安森美为软开关设计了特定的转换损耗测试方法,这提高了这一领域经常被忽略的模型精度。
这些仿真工具的特点还包括支持在多个应用阶段和场景中修改模型,包括栅极驱动电压的调整,使得设计人员能够为特定应用生成高度精确的损耗模型。例如,直流快速充电 (DCFC) 系统的仿真分析就显示了第一代与第三代 SiC 半桥模块的效率比较,仿真结果与实验数据高度吻合。
通过这种基于高度定制化和实时调整的建模方法,电力电子设计师不仅可以快速评估多种场景,而且可以更经济、更高效地获得重要的设计信息,这是传统测量技术所无法比拟的。
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