大数跨境
0
0

IPOSIM的今昔——从器件级的计算到基于系统的仿真

IPOSIM的今昔——从器件级的计算到基于系统的仿真 英飞凌工业半导体
2022-03-24
2
导读:选择合适的功率半导体器件是功率电路设计的核心,需要通过计算获得器件的损耗、系统温度,有时还需要估算器件的寿命。这是个系统工程,一般需要专业团队和多种仿真软件实现。

选择合适的功率半导体器件是功率电路设计的核心,需要通过计算获得器件的损耗、系统温度,有时还需要估算器件的寿命。这是个系统工程,一般需要专业团队和多种仿真软件实现。这对于大多数的设计团队的项目很难实现,为此英飞凌25年前就提供的基于器件的损耗和温度计算工具IPOSIM,这一平台发展到今天已经实现基于英飞凌器件模型库和PLECS的云仿真。


IPOSIM的诞生


IPOSIM—IGBT Power Simulation for eupec IGBT,诞生于上世纪的90年代末期,它是完全基于Excel Sheet的IGBT和续流二极管损耗和热仿真的计算书,早期只支持100多个型号的NPT型第二代IGBT。


我的珍藏版


这样简单易用的“仿真”,结束了工程师需要代公式手算的历史,把工程师从繁琐重复的计算中解放出来。不少企业从此脱离了不会算,热设计靠毛估估的时代,但这一试算表的定位是产品选型工具


它是假设流过器件电流是正弦的,并做线性近似。



IPOSIM Excel版历经6次大改版,到它退出历史舞台时功能已经很强大了,它可以比较多个器件的损耗,结温,壳温,纹波,给出最大输出有效值电流能力等。甚至可以按照变化的负载工况,算出变化的损耗和温度,但归根到底它还是基于器件的计算。



开启云仿真


网络版IPOSIM是英飞凌数字化仿真平台的一个重要转折点,进入2010年代,英飞凌开始利用半导体行业网上设计方案供应商Transim Technology推出IPOSIM网上设计仿真工具,后台仿真软件是Portunus。这一仿真平台免安装,友好的GUI用户界面,一步一步帮你快速出结果,功能比IPOSIM Excel版本强多了,它是基于系统的仿真,可以支持多种拓扑结构和4种DC/AC调制策略,精度也比用公式计算高。



IPOSIM的新时代


2018年英飞凌开始采用的PLECS作为web版的IPOSIM后台仿真平台,这样做的好处是提高了仿真性能。我们为客户开放器件PLECS模型,所以工程师可以以在线和离线方式使用电路模板和热/电模型进行仿真。



今天的IPOSIM支持19种不同的功率电路拓扑,包括三电平中的ANPC,器件库包括IGBT/SiC模块,单管,功率二级管和晶闸管等。


系统的调制方法非常丰富,三相两电平的调制方式包括正弦调制、六种空间矢量方式等9种调制方式,负载可选感性负载和容性负载。输出频率低至0.1Hz。


仿真包括静态工况,周期负载和模块器件寿命估算。



最大和最小的IGBT:


在IPOSIM的器件库里有小到1A 600V SOT-223封装的单管,这是业内最小的IGBT,大到750A 6500V IGBT模块,业内最大的IGBT模块,散热面尺寸差1200多倍,实际系统中IGBT损耗差1万多倍。



我们可以通过IPOSIM在不同的拓扑和调制策略下做损耗和热仿真,我们也开放仿真用的PLECS模型,注册myinfineon就可以下载。



设计案例

扫码下方二维码,即可查看案例详情


电动汽车充电

三电平ANPC光伏和储能逆变器


专业寿命仿真服务:


电力系统可靠性是系统制造商面临的一个十分重要的课题,在某些负载频繁变化的应用中,譬如机车牵引、风力发电、电动汽车等,功率半导体模块的寿命会限制系统寿命,所以在这样的电力电子系统设计的早期阶段,根据实际负载工况曲线来估算功率半导体的使用寿命至关重要。


为了在设计阶段提供支持,英飞凌推出了针对功率模块使用寿命的自动估算收费服务。有了这项服务,工程师就可以随时在线借以英飞凌专业知识,验证并选择不同工作条件下器件的寿命。


参考文献


英飞凌功率器件仿真工具IPOSIM快速入门

IPOSIM的引擎——PLECS

仿真看世界之IPOSIM的散热器热阻Rthha解析



扫描上方二维码关注我们

【声明】内容源于网络
0
0
英飞凌工业半导体
电力电子工程师园地,立足于打造英飞凌功率半导体产品技术和应用技术的交流平台和值得收藏的资料库。提供新产品介绍,应用知识和经验分享,IGBT在线课程,线上线下研讨会发布和回放。点击菜单栏浏览公众号全貌。
内容 1163
粉丝 0
英飞凌工业半导体 电力电子工程师园地,立足于打造英飞凌功率半导体产品技术和应用技术的交流平台和值得收藏的资料库。提供新产品介绍,应用知识和经验分享,IGBT在线课程,线上线下研讨会发布和回放。点击菜单栏浏览公众号全貌。
总阅读1.6k
粉丝0
内容1.2k