Simulationstools ermöglichen es Leistungselektronik-Entwicklern, eine auf ihr Zieldesign abgestimmte Auswahl an Siliziumkarbid-Bauelementen zu treffen. (Bild: luchschenF @ AdobeStock)
Die Elektrifizierung treibt das Wachstum von SiC-Halbleitern voran, denn Märkte wie Elektromobilität, Nachhaltigkeit und Industrie setzen bei der Leistungselektronik auf Siliziumkarbid. Der Wide-Bandgap-Halbleiter ermöglicht schnelleres Schalten, geringere Verluste und arbeitet zuverlässig bei höheren Temperaturen. Microchip stellt dafür nun den MPLAB-SiC-Power-Simulator vor, mit dem sich die SiC-Leistungsbauelemente und -module des Herstellers in verschiedenen Konfigurationen schnell evaluieren lassen, bevor ein Design in Hardware umgesetzt wird. Damit gestaltet sich der Übergang zu SiC-Leistungselektronik-Lösungen einfach, schnell und sicher.
Simulator liefert Verlustleistung und Sperrschichttemperatur
Der Simulator von Microchip ist eine PLECS-basierte (Piecewise Linear Electrical Circuit Simulation) Softwareumgebung, die zusammen mit Plexim entwickelt wurde, um ein kostenloses Online-Tool bereitzustellen, das den Kauf einer Simulationslizenz überflüssig macht. Der Simulator beschleunigt den Entwicklungsprozess für verschiedene SiC-basierte Leistungselektronik-Designs. Entwickler können damit SiC-Lösungen in der Entwicklungsphase sicher be-werten und evaluieren. Das Tool verkürzt die Markteinführung, indem es eine umfassende SiC-Evaluierung ermöglicht, die nicht nur Benchmarking-Daten bereitstellt, sondern auch die Zeit für die Bauteilauswahl verkürzt. Ein Leistungselektronik-Entwickler, der sich zwischen einem 25- und einem 40-mΩ-SiC-MOSFET für einen aktiven 3-Phasen-Frontend-Wandler entscheidet, kann sofort Simulationsergebnisse erhalten, wie z. B. die durchschnittliche Verlustleistung und die Spitzen-Sperrschichttemperatur der Bauelemente. Der MP-LAB-SiC-Power-Simulator ist ein Design-Tool für OEMs, die Stromversorgungssysteme entwickeln, z. B. für Elektrofahrzeuge, On-/Off-Board-Ladegeräte, Netzteile und Batteriespeichersysteme.
Simulation auf Systemebene für harte und weiche Schaltanwendungen
Hersteller onsemi stellt ebenfalls Simulationswerkzeuge vor, um komplexe Leistungselektronik-Anwendungen schneller auf den Markt zu bringen. Dabei handelt es sich um PLECS-Modelle für EliteSiC-Bauelemente. Das Angebot umfasst den Online-Elite-Power-Simulator und den Self-Service-PLECS-Model-Generator, die durch Simulationen auf Systemebene in einem frühen Stadium des Entwicklungszyklus aussagekräftige Erkenntnisse für komplexe Anwendungen der Leistungselektronik liefern. Die Tools sparen den Leistungselektronik-Ingenieuren Zeit, indem sie aktuelle präzise Simulationsdaten liefern, die eine auf die Anwendung zugeschnittene EliteSiC-Produktauswahl ermöglichen.
PLECS-Model-Generator
Wenn der Elite-Power-Simulator in Verbindung mit dem Self-Service-PLECS-Model-Generator eingesetzt wird, haben die Anwender die Möglichkeit und Flexibilität, präzise PLECS-Modelle auf Systemebene zu erstellen. Egal ob sie in den Simulator hochgeladen oder zur direkten Verwendung heruntergeladen werden, die Self-Service-PLECS-Modelle liefern die Optimierung und Genauigkeit, die für anspruchsvolle Simulationen der Leistungselektronik erforderlich sind. Die Modelle werden auf der Grundlage von typischen oder Worst-Case-Bedingungen generiert, damit der Entwickler innerhalb der Technologiegrenzen entwerfen kann.
Die Möglichkeit, anwendungsspezifische Parasitics zu definieren, stellt sicher, dass die generierten
PLECS-Modelle genaue Ergebnisse für die Simulationen auf Systemebene des Anwenders liefern. Bisher waren Simulatoren auf Systemebene und die zugehörigen PLECS-Modelle nur für harte Schalttopologien gültig, wobei die Simulationsergebnisse für weiche Schaltanwendungen wie LLC (Induktor-Induktor-Kondensator) oder CLLC (Kondensator-Induktor-Induktor-Kondensator) sehr ungenau waren. Die PLECS-Modelle von Onsemi lösen dieses Problem für den Entwickler. (na)
