IPOSIM的今昔——從器件級的計算到基于系統(tǒng)的仿真

選擇合適的功率半導體器件是功率電路設(shè)計的核心，需要通過計算獲得器件的損耗、系統(tǒng)溫度，有時還需要估算器件的壽命。這是個系統(tǒng)工程，一般需要專業(yè)團隊和多種仿真軟件實現(xiàn)。這對于大多數(shù)的設(shè)計團隊的項目很難實現(xiàn)，為此英飛凌25年前就提供的基于器件的損耗和溫度計算工具IPOSIM，這一平臺發(fā)展到今天已經(jīng)實現(xiàn)基于英飛凌器件模型庫和PLECS的云仿真。

IPOSIM的誕生

IPOSIM—IGBT Power Simulation for eupec IGBT，誕生于上世紀的90年代末期，它是完全基于Excel Sheet的IGBT和續(xù)流二極管損耗和熱仿真的計算書，早期只支持100多個型號的NPT型第二代IGBT。

我的珍藏版

這樣簡單易用的“仿真”，結(jié)束了工程師需要代公式手算的歷史，把工程師從繁瑣重復的計算中解放出來。不少企業(yè)從此脫離了不會算，熱設(shè)計靠毛估估的時代，但這一試算表的定位是產(chǎn)品選型工具

它是假設(shè)流過器件電流是正弦的，并做線性近似。

IPOSIM Excel版歷經(jīng)6次大改版，到它退出歷史舞臺時功能已經(jīng)很強大了，它可以比較多個器件的損耗，結(jié)溫，殼溫，紋波，給出最大輸出有效值電流能力等。甚至可以按照變化的負載工況，算出變化的損耗和溫度，但歸根到底它還是基于器件的計算。

開啟云仿真

網(wǎng)絡(luò)版IPOSIM是英飛凌數(shù)字化仿真平臺的一個重要轉(zhuǎn)折點，進入2010年代，英飛凌開始利用半導體行業(yè)網(wǎng)上設(shè)計方案供應(yīng)商Transim Technology推出IPOSIM網(wǎng)上設(shè)計仿真工具，后臺仿真軟件是Portunus。這一仿真平臺免安裝，友好的GUI用戶界面，一步一步幫你快速出結(jié)果，功能比IPOSIM Excel版本強多了，它是基于系統(tǒng)的仿真，可以支持多種拓撲結(jié)構(gòu)和4種DC/AC調(diào)制策略，精度也比用公式計算高。

IPOSIM的新時代

2018年英飛凌開始采用的PLECS作為web版的IPOSIM后臺仿真平臺，這樣做的好處是提高了仿真性能。我們?yōu)榭蛻糸_放器件PLECS模型，所以工程師可以以在線和離線方式使用電路模版和熱/電模型進行仿真。

今天的IPOSIM支持19種不同的功率電路拓撲，包括三電平中的ANPC，器件庫包括IGBT/SiC模塊，單管，功率二級管和晶閘管等。

系統(tǒng)的調(diào)制方法非常豐富，三相兩電平的調(diào)制方式包括正弦調(diào)制、六種空間矢量方式等9種調(diào)制方式，負載可選感性負載和容性負載。輸出頻率低至0.1Hz。

仿真包括靜態(tài)工況，周期負載和模塊器件壽命估算。

最大和最小的IGBT：

在IPOSIM的器件庫里有小到1A 600V SOT-223封裝的單管，這是業(yè)內(nèi)最小的IGBT，大到750A 6500V IGBT模塊，業(yè)內(nèi)最大的IGBT模塊，散熱面尺寸差1200多倍，實際系統(tǒng)中IGBT損耗差１萬多倍。

我們可以通過IPOSIM在不同的拓撲和調(diào)制策略下做損耗和熱仿真，我們也開放仿真用的PLECS模型，注冊myinfineon就可以下載。