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  現(xiàn)代電力電子產(chǎn)品不斷向更高頻、更高效、更高密度、更高壓化的趨勢發(fā)展，給系統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)帶來挑戰(zhàn)。為解決類似設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，安森美(onsemi)最新推出了一款基于PLECS的具有獨(dú)特功能的仿真工具，為設(shè)計(jì)人員提供了一個(gè)在線仿真的新選擇。安森美的SiC仿真工具是行業(yè)的一個(gè)重大進(jìn)步，加快軟/硬開關(guān)設(shè)計(jì)上市。我們的工具使客戶能了解我們的器件在其應(yīng)用環(huán)境中的表現(xiàn)，并充分優(yōu)化性能以符合技術(shù)邊界。

圖1：安森美Elite Power仿真工具架構(gòu)

  PLECS or SPICE?

  最新發(fā)布的工具包括Elite Power仿真工具和PLECS模型自助生成工具，這款工具采用具有安森美特色的可擴(kuò)展仿真模型，能夠準(zhǔn)確呈現(xiàn)出采用EliteSiC系列產(chǎn)品包括EliteSiC邊界情形的電路運(yùn)行情況，可幫助設(shè)計(jì)人員提高效率。

  我們先通過使用流程了解下該工具的架構(gòu)：首先使用PLECS模型自助生成工具，待用戶輸入應(yīng)用的寄生參數(shù)后，即可獲得極高準(zhǔn)確度的損耗模型，再將模型文件上傳到安森美的在線仿真環(huán)境中。

作為最早的電路仿真軟件，SPICE在IC行業(yè)一直都是重要的存在。PLECS的優(yōu)勢是來源于先進(jìn)的編程技術(shù)，以及融合了非常規(guī)建模概念的仿真算法。在復(fù)雜功率器件仿真領(lǐng)域，兩者的區(qū)別，通過這幾點(diǎn)對比一目了然。

  SPICE：

  ●SPICE使用的行為模型主要用于IC設(shè)計(jì)而不是功率器件;

  ●SPICE需要很長的時(shí)間來模擬系統(tǒng)，如3相電機(jī)驅(qū)動(dòng);

  ●SPICE不能有效處理電氣變量以外的物理變量。

  PLECS：

  ●PLECS處理速度極快，可以輕松處理系統(tǒng)級需求;

  ●PLECS可以同時(shí)處理多物理變量;

  ●PLECS是基于實(shí)際開關(guān)過程的仿真工具。

圖2：SPICE與PLECS對比

值得一提的是，目前市面上的PLECS模型的系統(tǒng)級仿真工具通常僅適用于硬開關(guān)，而軟開關(guān)的仿真結(jié)果往往極不準(zhǔn)確。而安森美引領(lǐng)行業(yè)的PLECS模型，解決了這一難題，適用于軟/硬開關(guān)應(yīng)用，如DC-DC LLC、CLLC諧振式、雙有源橋和移相全橋變換器。

  兼具高準(zhǔn)確度仿真與便捷的用戶體驗(yàn)

一次到位的設(shè)計(jì)，才是最省時(shí)省錢的。而對于需要“一次到位”設(shè)計(jì)的應(yīng)用來說，復(fù)雜電力電子應(yīng)用的系統(tǒng)級仿真也至關(guān)重要。為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，仿真結(jié)果必須有高準(zhǔn)確度。為提高仿真準(zhǔn)確度，安森美這款仿真工具祭出了這些必殺技。

  ? 高精度模型

  首先從最具挑戰(zhàn)性的模型講起，安森美提供具有物理&可擴(kuò)展的SiC MOSFET模型，該模型的搭建源于基礎(chǔ)的物理公式，輸入信息包括器件技術(shù)(橫截面)和芯片布局(GDS)，通過對芯片尺寸和布局的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對新器件的設(shè)計(jì)，從而確保在不同的仿真條件下獲得最準(zhǔn)確的結(jié)果。

圖3.物理&可擴(kuò)展的SiC MOSFET模型

安森美的PLECS模型自助生成工具，能夠幫助用戶創(chuàng)建出高精度系統(tǒng)級PLECS模型。用戶既可直接在仿真平臺上使用模型，也可以將其上傳至Elite Power仿真工具進(jìn)行仿真。

  ? 自定義應(yīng)用寄生參數(shù)

  器件與電路板引線之間、器件與器件之間存在著不同的寄生參數(shù)。寄生參數(shù)會對MOSFET的開關(guān)性能產(chǎn)生影響，所以，仿真時(shí)應(yīng)該充分考慮寄生參數(shù)的影響。

  在這款仿真工具中，用戶可以根據(jù)應(yīng)用的自定義需求，對顯著影響導(dǎo)通和開關(guān)損耗的電路寄生參數(shù)進(jìn)行定制化設(shè)定。

圖4.自定義寄生參數(shù)

  ? 詳細(xì)的損耗數(shù)據(jù)

根據(jù)用戶自定義的電偏壓和溫度條件，對導(dǎo)通和開關(guān)損耗數(shù)據(jù)進(jìn)行定制化設(shè)定，用戶能夠創(chuàng)建詳細(xì)的數(shù)據(jù)表格，確保系統(tǒng)仿真的預(yù)測結(jié)果基于準(zhǔn)確的內(nèi)插，避免不準(zhǔn)確的外推。

  ? 邊界建模

  安森美的邊界(Corner)模型適用于正常條件范圍以及邊界情形，使用戶能夠跟蹤其應(yīng)用在正常、最壞和最佳生產(chǎn)環(huán)境下在導(dǎo)通和開關(guān)損耗方面的性能差異。

  此外，為確保仿真的準(zhǔn)確性，該仿真工具擁有更廣選擇的電路拓?fù)?，包括：單相和三?/span>AC-DC(PFC或有源前端);大功率非隔離和隔離DC-DC;單相和三相、兩電平和三電平DC-AC逆變器。

  接下來，再通過一個(gè)應(yīng)用實(shí)例看下該仿真工具的簡潔界面吧。

圖5. 10kW戶用儲能系統(tǒng)的仿真示例

  試用體驗(yàn)后，您會發(fā)現(xiàn)該工具有這些強(qiáng)大功能：

  ●快速獲取仿真結(jié)果：用戶可以輕松探索不同性能指標(biāo)和它們在不同器件、電路拓?fù)?、控制策略和?fù)載的設(shè)計(jì)權(quán)衡。

  ●詳細(xì)的損耗數(shù)據(jù)：詳細(xì)的數(shù)據(jù)確保系統(tǒng)仿真基于準(zhǔn)確的內(nèi)插而非外推的預(yù)測結(jié)果;軟/硬開關(guān)皆可適用。

  ●使用靈活：這款仿真工具可以靈活響應(yīng)各種屬性調(diào)整，比如不同系統(tǒng)參數(shù)規(guī)格、柵極驅(qū)動(dòng)阻抗、散熱設(shè)計(jì)和產(chǎn)品邊界表現(xiàn)。

  ●產(chǎn)品推薦：提供基于應(yīng)用和拓?fù)涞漠a(chǎn)品挑選建議。