ROHM Solution Simulator

Das webbasierte elektronische Schaltungssimulationstool bietet mehrere PFC-, Wechselrichter- und DC/DC-Schaltungstopologien an, die Leistungsgeräte wie SiC integrieren. (Bild: ROHM)

Zukunft mit SiC: Ihre Stimme zählt!

Wie setzen Sie Siliziumkarbid (SiC) in Ihrer Produktion aktuell ein? Auf welche Partner vertrauen Sie bei Ihrem SiC-Business - bisher und zukünftig? Ihre Antworten sind wichtig, damit wir Sie weiterhin bestmöglich rund um wichtige Zukunftsthemen informieren können.
In diesem Sinne: Danke, dass Sie die nachfolgenden sechs Fragen (anonym) beantworten: industrienetzwerk.aidaform.com/all-rohm-leserumfrage

SiC: Technologie, Effizienz, Miniaturisierung

Elektronik für die Zukunft - Vor dem Hintergrund der globalen Erwärmung, die künftige Generationen bedroht, steigt die Nachfrage nach energieeffizienten Geräten. Der Einsatz der SiC-Technologie führt zu erheblichen Energieeinsparungen und CO₂-Reduzierung. In diesem Kanal informieren wir Sie über unsere Schlüsseltechnologien, Produktionsprozesse und Dienstleistungen. Außerdem zeigen wir, wie ROHM als Unternehmen dazu beitragen will, die Welt mit unseren Produkten grüner zu machen.
(Bild: Rohm)

Elektronik für die Zukunft - Vor dem Hintergrund der globalen Erwärmung, die insbesondere künftige Generationen bedroht, steigt die Nachfrage nach energieeffizienten Geräten. Der Einsatz der SiC-Technologie führt zu erheblichen Energieeinsparungen und CO₂-Reduzierung. In diesem Kanal informiert ROHM über Schlüsseltechnologien, Produktionsprozesse und Dienstleistungen.

Sowohl im Automobil- als auch im Industriebereich steigt der Bedarf an immer kleineren elektrischen Komponenten, die eine größere Funktionalität bieten. Das Design der dazugehörigen elektronischen Schaltungen kostet Entwickler viel Zeit.

Obwohl die Leistung der elektronischen Schaltungen zunimmt, gehört zudem eine weitere Miniaturisierung zu den Zielen der Entwickler. Das kann im Hinblick auf die Wärmeentwicklung problematisch sein. Bei schaltenden Topologien kann es zu gegenseitigen elektromagnetischen Störungen kommen, die zu Fehlfunktionen führen.

Lösungen für Anwenderprobleme

Deshalb kommen in der Industrie zunehmend Simulationen zum Einsatz, um Probleme bei der Funktionsweise schon vor dem Prototyping zu erkennen und die Zahl der Arbeitsstunden vom Prototyping bis zur Evaluierung erheblich zu reduzieren. Daher hat ROHM auf seiner Webseite ein Web-Simulations-Tool veröffentlicht: Der sogenannte ROHM Solution Simulator ermöglicht es Entwicklern von Systemen und Leiterplatten in den Bereichen Automobil und Industrie, eine vollständige Verifizierung von Leistungsbauelementen zusammen mit Treiber- und Stromversorgungs-ICs unter Verwendung von vordefinierten „Lösungsschaltungen“ durchzuführen (Bild siehe unten).

ROHM Solution Simulator
Der "ROHM Solution Simulator" ist ein Online-Tool, das es Entwicklern im Automobil- und Industriebereich ermöglicht, Leistungsbauelemente, Treiber- und Stromversorgungs-ICs umfassend zu verifizieren. Dies geschieht durch den Einsatz vorgefertigter Lösungsschaltungen. (Bild: ROHM)

Neben dem Solution Simulator bietet ROHM auf seiner Webseite Optionen an, die zur Lösung von Herausforderungen bei einer Vielzahl von Entwicklungsabläufen der Anwender beitragen. Dazu gehört das Constant Calculation Tool, das die Konstanten des externen Schaltkreises unter Berücksichtigung der internen Schaltkreiskonstanten bestimmt, SPICE-Modelle (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis), die die elektrischen Eigenschaften von Produkten durch Simulation detailgetreu reproduzieren, oder auch Tools für die thermische Simulation von Schaltkreisen.

Der ROHM Solution Simulator in der Praxis

Wenn Entwickler den ROHM Solution Simulator verwenden, können sie direkt mit ihren technischen Überlegungen beginnen, ohne sich zuerst um die Auswahl von Komponenten, die Erstellung von Schaltungen und die Konfiguration von Simulationsmodellen zu kümmern.

Die Palette der Lösungsschaltungen reicht von kombinierten SiC-Leistungsbauelementen und Treiber-ICs bis zu Stromversorgungs-IC-Schaltungen mit integrierten Peripheriekomponenten. So können Entwickler eine Vielzahl von Simulationen durchführen, von der anfänglichen Entwicklung, die die Komponentenauswahl und die Verifizierung einzelner Bauelemente umfasst, bis zur Validierungsphase auf Systemebene.

Die Simulationsbewertung hilft bei der Identifizierung von Schwachstellen in der Stromversorgungsschaltung und bietet die Möglichkeit, ungeeignete Komponenten vor der Bestellung von Platinen zu entfernen. Das reduziert den Aufwand des Ingenieurs für die Anwendungsentwicklung erheblich (siehe Bild unten).

Simulationsbewertung
Das webbasierte Simulation Tool ermöglicht die Verifizierung von Schaltungen. (Bild: ROHM)

Der ROHM Solution Simulator basiert auf der Simulationsplattform SystemVision™ Cloud (SVC) von Mentor, einem Siemens-Unternehmen. Simulierte Schaltungen können exportiert und übernommen werden, was es Anwendern erlaubt, Simulationen nahe an den tatsächlichen Bedingungen durchzuführen.

Der Import in die PCB-Design-Umgebung von Mentor (Xpedition-Serie) ermöglicht einen nahtlosen Datentransfer von der Bauteilauswahl und dem Design der Schaltungen zum PCB-Layout, was den Aufwand für den Anwender minimiert.

Demonstration des ROHM Solution Simulators

Die Grafik (siehe unten) stellt die tatsächlichen Messergebnisse eines Evaluation-Kit mit SiC-Leistungsmodul neben den dazugehörigen Simulationsergebnissen dar: Es ist erkennbar, dass Ringing und Unterschwinger in den Simulationen gut reproduziert werden.

Um die Simulationsgenauigkeit weiter zu verbessern, müssten neben den hochgenauen SPICE-Modellen auch die parasitären Komponenten berücksichtigt werden, die auf dem Substrat entstehen können.

In Zukunft wird ROHM Lösungsschaltungen bereitstellen, die die Parameter parasitärer Komponenten (d. h. Substrat, Module), die während des Designs der Leiterplatte auftreten können, bereits in der Phase des Schaltungsentwurfs berücksichtigen. So können die Anwender Simulationen durchführen, die noch näher an den tatsächlichen Ergebnissen liegen.

Grafik Simulation SPICE-Modelle
Simulationsergebnisse mit SPICE-Modellen und verschiedenen Parametern. (Bild: ROHM)

Evaluation-Kits

Nach den Simulationen ist die tatsächliche Evaluierung für den Design-Prozess des Anwenders entscheidend.

Für einige Lösungsschaltungen im ROHM Solution Simulator bietet ROHM Solution EVKs (Evaluation Kit) an, die die Verifizierung der simulierten Schaltung mit dem tatsächlichen Bauelement erleichtern und die Eignung des Designs sowohl in der Simulation als auch im tatsächlichen Gerät bestätigen können. Auf diese Weise können Probleme, die während des Designs auftreten, vermieden werden.

Neben einem Power-Tree-Board für Automotive-Stromversorgungs-ICs, entwickelt ROHM zurzeit SiC Leistungsbauelement- und Gatetreiber-Evaluations-Boards.

Fazit: ROHM revolutioniert Schaltkreisdesign

ROHM bietet Support und Tools als Komplettlösungen an, um Anwenderprobleme schnell zu lösen. Um Probleme und Fehler zu vermeiden und gleichzeitig die Anwendungsentwicklung zu beschleunigen, bietet das Unternehmen Lösungen an, die für jeden Ablauf optimiert sind – von der Auswahl der Komponenten über die Simulation und Bewertung bis hin zur Erstellung der Leiterplatte.

In Zukunft wird ROHM seine Bibliothek mit Lösungsschaltungen erweitern, die die Eigenschaften von Bauelementen und Produkten optimieren, die mit dem ROHM Solution Simulator kompatibel sind. Daneben wird ROHM mehr Solution EVKs entwickeln, die in der Lage sind, simulierte Schaltungen im Ist-Zustand zu verifizieren, was den Aufwand für die Anwendungsentwicklung erheblich reduziert und die Bewertung erleichtert.

ROHM wird auch weiterhin die Modellentwicklung fördern, die elektrische und thermische Simulationen miteinander koppelt, und gleichzeitig Support anbieten, der dem Ablauf von Design-Methoden folgt, die Simulationen für das Anwendungsdesign in der Automobilbranche und anderen Sektoren nutzen, um zur Lösung von Kundenproblemen beizutragen.

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