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安森美 (onsemi) 最近發(fā)布了Elite Power 仿真工具和PLECS 模型自助生成工具 (SSPMG)。Elite Power 仿真工具配以 PLECS，為客戶提供一個(gè)便利的在線環(huán)境。與當(dāng)前的行業(yè)水平相比，Elite Power 仿真工具帶來了一些新的功能和優(yōu)勢。SSPMG 是一個(gè)具有突破性的工具，可提高 PLECS 仿真過程中使用的模型的靈活性和準(zhǔn)確性。在圖 1 所示的系統(tǒng)流程中使用這兩種工具，我們的客戶能夠一次性設(shè)計(jì)出整合了安森美 EliteSiC 產(chǎn)品的電源應(yīng)用。

圖 1：如何選擇 Elite Power 仿真工具和 PLECS 模型自助生成工具

PLECS 模型包含損耗查找表（基于制造商數(shù)據(jù)表）以及 Cauer 或 Foster 等效網(wǎng)絡(luò)形式的熱鏈。在仿真期間，PLECS 使用損耗表進(jìn)行插值和/或外推，以獲得電路運(yùn)行的偏置點(diǎn)導(dǎo)通和開關(guān)損耗。

測量開關(guān)損耗最常用的方法是雙脈沖測試儀。安森美先進(jìn)的雙脈沖測試儀對于測量最低（或器件）損耗很有價(jià)值，它對寄生元件的影響微乎其微，可以對各種芯片尺寸、R_DS(ON)值和封裝進(jìn)行比較。但是，當(dāng)客戶評(píng)估其實(shí)際應(yīng)用中的損耗時(shí)，數(shù)據(jù)表損耗值不會(huì)反映觀察到的損耗。經(jīng)過進(jìn)一步分析，很明顯，基于數(shù)據(jù)表的 PLECS 模型不能代表最終用戶的應(yīng)用。客戶必須在成本和性能之間做出取舍，因此選擇的電感和電容沒有安森美雙脈沖測試儀中的那么理想。只有當(dāng)用戶的應(yīng)用具有與制造商數(shù)據(jù)表雙脈沖測試環(huán)境相同的寄生環(huán)境時(shí)，才可以使用標(biāo)準(zhǔn)制造商提供的 PLECS 模型進(jìn)行仿真。

評(píng)估客戶實(shí)際損耗的更好方法是將客戶的真實(shí)電路板和組件（如電感和電容）寄生元件引入雙脈沖測試儀設(shè)置，使其適應(yīng)具體的客戶應(yīng)用。由于這可能是一項(xiàng)非常困難的測量任務(wù)，安森美為此推出了 SSPMG，使客戶能夠在虛擬原型環(huán)境中根據(jù)其應(yīng)用環(huán)境設(shè)計(jì) PLECS 模型。盡管所有基于仿真的虛擬環(huán)境的好壞都取決于底層模型，但安森美高度精確的基于物理的模型是客戶實(shí)現(xiàn)高保真 PLECS 模型所能依靠的 SSPMG 引擎。

SSPMG 通過 30 多個(gè)參數(shù)來調(diào)整雙脈沖測試儀仿真原理圖，以反映客戶的真實(shí)環(huán)境并提取分立式 SiC MOSFET 和基于 SiC 的功率模塊的損耗，如圖 3 所示。

圖 2：SSPMG 分立器件雙脈沖測試儀原理圖

調(diào)整這些參數(shù)是為了反映應(yīng)用中的特定情況和階段。為增強(qiáng)仿真效果，還可以自定義柵極驅(qū)動(dòng)電壓。客戶也可以在損耗表中設(shè)置其偏置和溫度點(diǎn)的邊界和密度。在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，可以測量的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)量是有限制的，這通常在數(shù)據(jù)表中有所體現(xiàn)。虛擬 SSPMG 環(huán)境消除了對數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)量的限制，確保 PLECS 在仿真過程中進(jìn)行了準(zhǔn)確的插值和外推（圖 2）。但由于典型雙脈沖測試儀只適用于硬開關(guān)，因此它不能產(chǎn)生軟開關(guān)操作期間造成的損耗。在使用軟開關(guān)技術(shù)（LLC、CLLC 等全諧振級(jí)或者全橋相移或雙有源橋等轉(zhuǎn)換諧振級(jí)）時(shí)，如果在發(fā)生開關(guān)事件之前有足夠的諧振能量，就可以實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)。否則，如果能量低于所需量，則只能實(shí)現(xiàn)部分軟開關(guān)。如果根本沒有諧振能量，則將會(huì)發(fā)生硬開關(guān)。將對軟開關(guān)有效的 PLECS 模型加入安森美新的 Elite Power 仿真工具和 SSPMG 中，需要對典型雙脈沖測試儀進(jìn)行一個(gè)小的修改，并增加其它參數(shù)（如 dI/dt、死區(qū)時(shí)間和電感值），以便在開關(guān)事件發(fā)生時(shí)捕獲諧振電感能量。

圖 3：PLECS 模型自助生成工具 - 密集損耗表

客戶還能夠研究其應(yīng)用在面對制造過程中固有的半導(dǎo)體工藝變化（例如數(shù)據(jù)表限制）時(shí)所具有的魯棒性。SSPMG 使客戶能夠針對導(dǎo)通和開關(guān)損耗的典型和相關(guān)邊界條件設(shè)計(jì)出 PLECS 模型，如圖 4 所示。

圖 4：PLECS 模型自助生成工具 – 邊界模型

客戶可以靈活地將其利用 SSPMG 設(shè)計(jì)的 PLECS 模型下載到獨(dú)立的 PLECS 設(shè)計(jì)環(huán)境中，或者在“器件配置”步驟中將其直接上傳到 Elite Power 仿真工具中，如圖 5 所示。

圖 5：上傳自定義 PLECS 模型到 Elite Power 仿真工具

此外，安森美編制了一份應(yīng)用手冊，介紹了新型 Elite Power 仿真工具和 SSPMG 的技術(shù)優(yōu)勢，其中包含大量電路層面的詳細(xì)資料，尤其是寄生元件如何影響工作波形和損耗等，快來點(diǎn)擊“閱讀原文”下載獲取吧~

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