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安森美 (onsemi) 最近發布了Elite Power 仿真工具和PLECS 模型自助生成工具 (SSPMG)。Elite Power 仿真工具配以 PLECS，為客戶提供一個便利的在線環境。與當前的行業水平相比，Elite Power 仿真工具帶來了一些新的功能和優勢。SSPMG 是一個具有突破性的工具，可提高 PLECS 仿真過程中使用的模型的靈活性和準確性。在圖 1 所示的系統流程中使用這兩種工具，我們的客戶能夠一次性設計出整合了安森美 EliteSiC 產品的電源應用。

圖 1：如何選擇 Elite Power 仿真工具和 PLECS 模型自助生成工具

PLECS 模型包含損耗查找表（基于制造商數據表）以及 Cauer 或 Foster 等效網絡形式的熱鏈。在仿真期間，PLECS 使用損耗表進行插值和/或外推，以獲得電路運行的偏置點導通和開關損耗。

測量開關損耗最常用的方法是雙脈沖測試儀。安森美先進的雙脈沖測試儀對于測量最低（或器件）損耗很有價值，它對寄生元件的影響微乎其微，可以對各種芯片尺寸、R_DS(ON)值和封裝進行比較。但是，當客戶評估其實際應用中的損耗時，數據表損耗值不會反映觀察到的損耗。經過進一步分析，很明顯，基于數據表的 PLECS 模型不能代表最終用戶的應用。客戶必須在成本和性能之間做出取舍，因此選擇的電感和電容沒有安森美雙脈沖測試儀中的那么理想。只有當用戶的應用具有與制造商數據表雙脈沖測試環境相同的寄生環境時，才可以使用標準制造商提供的 PLECS 模型進行仿真。

評估客戶實際損耗的更好方法是將客戶的真實電路板和組件（如電感和電容）寄生元件引入雙脈沖測試儀設置，使其適應具體的客戶應用。由于這可能是一項非常困難的測量任務，安森美為此推出了 SSPMG，使客戶能夠在虛擬原型環境中根據其應用環境設計 PLECS 模型。盡管所有基于仿真的虛擬環境的好壞都取決于底層模型，但安森美高度精確的基于物理的模型是客戶實現高保真 PLECS 模型所能依靠的 SSPMG 引擎。

SSPMG 通過 30 多個參數來調整雙脈沖測試儀仿真原理圖，以反映客戶的真實環境并提取分立式 SiC MOSFET 和基于 SiC 的功率模塊的損耗，如圖 3 所示。

圖 2：SSPMG 分立器件雙脈沖測試儀原理圖

調整這些參數是為了反映應用中的特定情況和階段。為增強仿真效果，還可以自定義柵極驅動電壓。客戶也可以在損耗表中設置其偏置和溫度點的邊界和密度。在實驗室環境下，可以測量的數據點數量是有限制的，這通常在數據表中有所體現。虛擬 SSPMG 環境消除了對數據點數量的限制，確保 PLECS 在仿真過程中進行了準確的插值和外推（圖 2）。但由于典型雙脈沖測試儀只適用于硬開關，因此它不能產生軟開關操作期間造成的損耗。在使用軟開關技術（LLC、CLLC 等全諧振級或者全橋相移或雙有源橋等轉換諧振級）時，如果在發生開關事件之前有足夠的諧振能量，就可以實現軟開關。否則，如果能量低于所需量，則只能實現部分軟開關。如果根本沒有諧振能量，則將會發生硬開關。將對軟開關有效的 PLECS 模型加入安森美新的 Elite Power 仿真工具和 SSPMG 中，需要對典型雙脈沖測試儀進行一個小的修改，并增加其它參數（如 dI/dt、死區時間和電感值），以便在開關事件發生時捕獲諧振電感能量。

圖 3：PLECS 模型自助生成工具 - 密集損耗表

客戶還能夠研究其應用在面對制造過程中固有的半導體工藝變化（例如數據表限制）時所具有的魯棒性。SSPMG 使客戶能夠針對導通和開關損耗的典型和相關邊界條件設計出 PLECS 模型，如圖 4 所示。

圖 4：PLECS 模型自助生成工具 – 邊界模型

客戶可以靈活地將其利用 SSPMG 設計的 PLECS 模型下載到獨立的 PLECS 設計環境中，或者在“器件配置”步驟中將其直接上傳到 Elite Power 仿真工具中，如圖 5 所示。

圖 5：上傳自定義 PLECS 模型到 Elite Power 仿真工具

此外，安森美編制了一份應用手冊，介紹了新型 Elite Power 仿真工具和 SSPMG 的技術優勢，其中包含大量電路層面的詳細資料，尤其是寄生元件如何影響工作波形和損耗等，快來點擊“閱讀原文”下載獲取吧~

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