IPOSIM的今昔——从器件级的计算到基于系统的仿真

选择合适的功率半导体器件是功率电路设计的核心，需要通过计算获得器件的损耗、系统温度，有时还需要估算器件的寿命。这是个系统工程，一般需要专业团队和多种仿真软件实现。这对于大多数的设计团队的项目很难实现，为此英飞凌25年前就提供的基于器件的损耗和温度计算工具IPOSIM，这一平台发展到今天已经实现基于英飞凌器件模型库和PLECS的云仿真。

 

IPOSIM的诞生

 

IPOSIM—IGBT Power Simulation for eupec IGBT，诞生于上世纪的90年代末期，它是完全基于Excel Sheet的IGBT和续流二极管损耗和热仿真的计算书，早期只支持100多个型号的NPT型第二代IGBT。

 

我的珍藏版

 

这样简单易用的“仿真”，结束了工程师需要代公式手算的历史，把工程师从繁琐重复的计算中解放出来。不少企业从此脱离了不会算，热设计靠毛估估的时代，但这一试算表的定位是产品选型工具

 

它是假设流过器件电流是正弦的，并做线性近似。

 

 

IPOSIM Excel版历经6次大改版，到它退出历史舞台时功能已经很强大了，它可以比较多个器件的损耗，结温，壳温，纹波，给出最大输出有效值电流能力等。甚至可以按照变化的负载工况，算出变化的损耗和温度，但归根到底它还是基于器件的计算。

 

 

开启云仿真

 

网络版IPOSIM是英飞凌数字化仿真平台的一个重要转折点，进入2010年代，英飞凌开始利用半导体行业网上设计方案供应商Transim Technology推出IPOSIM网上设计仿真工具，后台仿真软件是Portunus。这一仿真平台免安装，友好的GUI用户界面，一步一步帮你快速出结果，功能比IPOSIM Excel版本强多了，它是基于系统的仿真，可以支持多种拓扑结构和4种DC/AC调制策略，精度也比用公式计算高。

 

 

IPOSIM的新时代

 

2018年英飞凌开始采用的PLECS作为web版的IPOSIM后台仿真平台，这样做的好处是提高了仿真性能。我们为客户开放器件PLECS模型，所以工程师可以以在线和离线方式使用电路模版和热/电模型进行仿真。

 

 

今天的IPOSIM支持19种不同的功率电路拓扑，包括三电平中的ANPC，器件库包括IGBT/SiC模块，单管，功率二级管和晶闸管等。

 

系统的调制方法非常丰富，三相两电平的调制方式包括正弦调制、六种空间矢量方式等9种调制方式，负载可选感性负载和容性负载。输出频率低至0.1Hz。

 

仿真包括静态工况，周期负载和模块器件寿命估算。

 

 

最大和最小的IGBT：

 

在IPOSIM的器件库里有小到1A 600V SOT-223封装的单管，这是业内最小的IGBT，大到750A 6500V IGBT模块，业内最大的IGBT模块，散热面尺寸差1200多倍，实际系统中IGBT损耗差１万多倍。

 

 

我们可以通过IPOSIM在不同的拓扑和调制策略下做损耗和热仿真，我们也开放仿真用的PLECS模型，注册myinfineon就可以下载。