加速線上工具的功率級設計,助力IGBT特性分析功能提升
在圖6的機制中,在持續(xù)電流模式下,計算運作周期到一半時的功率損耗,在這種運作模式下,與IGBT封裝在一起的二極體并不導電,但后補二極體會導電,功耗卻沒有在計算范圍內(nèi)。
由于二極體不導電,因此針對上面零件所計算出的接合溫度,在形式上仍是正確的,但計算表格未能完整反應出實際應用的情況,因導通周期可能更高或更低,而功率耗損會相對產(chǎn)生變化。
為克服此一限制,國際整流器正投入開發(fā)應用專用工具,讓設計人員可考慮在設計中加入大量額外的因素,例如不同調(diào)變策略的影響,以及馬達驅動器中的IGBT在馬達電流周期的一半就導電,而在周期的另一半則為其中的二極體導電。專門為馬達驅動設計的工具即可充分考慮所有這些因素,同時不會忽略環(huán)境溫度,它將根據(jù)使用者所輸入的調(diào)變指數(shù)和功率因數(shù)來計算導通周期。
由于熱量不會以線性方式從一個點流向另一個點,而是根據(jù)熱的差異,朝向不同的方向流動,因此不能根據(jù)熱阻數(shù)量正確定義出散熱環(huán)境的特性;因應此一特性,設計工具也須進一步改良,根據(jù)散熱器或接合溫度等資料,提供三維(3D)溫度分布方案。
目前市面上已有針對汽車等特定應用領域開發(fā)的有限元分析(FEA)引擎工具,可精確模擬熱環(huán)境,而未來的挑戰(zhàn)則在于如何建置一套適合各種應用的散熱器模型,故線上設計工具的功能演進方向可望朝模型標準化發(fā)展,使其更適用于一般系統(tǒng)設計。
整體而言,新一代溝槽式IGBT等功率半導體技術,雖可縮減系統(tǒng)尺寸和成本,同時提高效率和增強可靠性,但時間壓力會讓設計人員無法探索新的機會,甚至會讓舊式設計一再應用,結果會使終端產(chǎn)品未能達到最高性能。
對此,新一代線上設計工具在加速功率級設計方面將非常有效率,并可協(xié)助設計人員在新產(chǎn)品設計中發(fā)揮最新技術的優(yōu)勢。
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