加速線上工具的功率級設(shè)計(jì)，助力IGBT特性分析功能提升

　　如圖4所示，線上設(shè)計(jì)工具提供兩個(gè)IGBT，功率耗散接近圖3列出的IGBT，但封裝和晶片尺寸都較小，所以其DPAK元件封裝較便宜，惟接合溫度可能稍高一些，但仍然保持在額定接合溫度以內(nèi)和印刷電路板（PCB）可承受范圍以內(nèi)。若將短路電流時(shí)間從10微秒減到5微秒（正好在典型電流感應(yīng)IC的回應(yīng)時(shí)間之內(nèi)），更將有助于找到其他可符合這種應(yīng)用需求，且成本更加合適的元件。

　　圖4 更改工具參數(shù)設(shè)定，可協(xié)助工程師選出更便宜的元件。

　　圖5顯示工具中的兩個(gè)IGBT與圖4相同，再加上一個(gè)允許更低功率損耗和更低接合溫度的全新IGBT，這個(gè)更高效率的IGBT是一種新型的溝槽式（Trench）元件（IRGR4045DPbF），而其他兩個(gè)都采用平面（Planar）設(shè)計(jì)。

　　圖5 新一代IGBT具有極低的運(yùn)作溫度，是達(dá)成功率級設(shè)計(jì)關(guān)鍵。

　　藉由最新版本的網(wǎng)路設(shè)計(jì)工具，設(shè)計(jì)人員可利用IGBT的性能比較，分析和了解更多IGBT的能力。勾選圖5中每個(gè)型號左邊欄位和點(diǎn)擊「電流與頻率對比圖表」按鈕后，即可制作出圖6中的曲線圖，依之前的數(shù)字顯示，電流和頻率是固定的。值得注意的是，在這一曲線圖中，當(dāng)溫度有變動時(shí)，接合溫度是固定的，至于電流就是最終的結(jié)果。

　　評估系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)　線上工具找出性價(jià)平衡點(diǎn)

　　如圖6所示，線上設(shè)計(jì)工具非常清楚整理出IGBT的傳導(dǎo)特性，其中第一個(gè)方案可在低頻率的情況下得到更多的電流，表現(xiàn)最優(yōu)異；還有一點(diǎn)非常清楚的是，載流性能隨著頻率的增加而下降的速度變快，這也表示切換的損耗變高。熟練的設(shè)計(jì)人員都知道，快速的切換經(jīng)常會導(dǎo)致電磁干擾（EMI）問題，并不會變成實(shí)質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，這種情況在馬達(dá)驅(qū)動應(yīng)用中尤其顯著。

　　圖6 透過電流與效率曲線可呈現(xiàn)IGBT導(dǎo)通和切換性能的關(guān)系，便于進(jìn)行不同元件的比較。

　　圖6中的表格也提供接合溫度和功率損耗的指標(biāo)數(shù)字，根據(jù)首個(gè)畫面顯示的輸入，圖6的座標(biāo)是在由最大值降低25℃的接合溫度下得出，第一個(gè)IGBT方案的額定溫度為175℃，而其他產(chǎn)品的額定溫度則為150℃，這也是該產(chǎn)品的曲線遠(yuǎn)高于其他兩個(gè)IGBT的原因。

　　實(shí)際上，PCB的設(shè)計(jì)限制將妨礙范例中用于馬達(dá)驅(qū)動的IGBT采更高額定溫度，然而，如圖5所示，新一代溝槽式IGBT在特定應(yīng)用中具有最低的運(yùn)作溫度，這正是達(dá)成功率級設(shè)計(jì)最佳化的關(guān)鍵，設(shè)計(jì)師不僅可省去PCB上的孔并采用4OZ銅板，從而去除一些物料清單（BOM）成本，還可用元件選擇器檢測到功率耗損和溫度造成的影響，將熱阻從40℃/W提升到50℃/W，并對結(jié)果進(jìn)行檢測。

　　此范例顯示出新版網(wǎng)路工具在協(xié)助設(shè)計(jì)人員評估其電源系統(tǒng)的整體性能，以及針對成本、效率和可靠度最佳化方面，都比以往的版本更可靠、更有效率。

　　導(dǎo)入彈性演算功能　線上設(shè)計(jì)工具再升級

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