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안녕하세요. 제 이름은 모나드 아메드이며, 플렉슨의 애플리케이션 엔지니어입니다. 이 영상은 반도체 스위치에 손실 정보를 제공하고 시스템의 열 모델을 정의했던 플렉스 열 모델링 소개 튜토리얼 비디오의 후속편입니다. 우리가 구축한 회로에는 히트 싱크와 주변 온도에 대한 열 저항이 포함되어 있습니다.
하지만 열 라이브러리는 복잡한 냉각 방식 모델링, 온도 제어 및 열 흐름 구성 요소를 포함하여 더 복잡한 열 시스템을 생성하기 위한 빌딩 블록을 제공하며, 맞춤형 설계를 위해 구성 요소를 포함할 수 있습니다.
첫 번째 단계는 첫 번째 비디오에서 보여준 것보다 더 상세한 IGBT 열 설명을 사용하는 것입니다. 이제 IGBT 매개변수 창을 열고 상세 IGBT 옵션을 선택하면, 드롭다운 메뉴에서 편집을 클릭하여 손실 테이블을 볼 수 있습니다. 여러 온도에 대해 손실에 대한 여러 표면이 정의되어 있음을 즉시 알 수 있습니다. 이는 플렉스가 지원하는 하향식 설계 접근 방식을 잘 보여줍니다. 사용자는 설계가 성숙해짐에 따라 장치 손실 및 온도에 대한 대략적인 추정치를 빠르고 쉽게 얻을 수 있으며, 더 정확한 추정치를 얻기 위해 모델에 더 많은 세부 정보를 추가할 수 있습니다.
구성 요소의 열 등가 회로는 접합부에서 케이스까지의 열 레이어 측면에서 물리적 구조를 설명합니다. 각 전환은 열 저항기와 열 커패시터로 구성됩니다. 이들은 열 편집기의 열 임피던스 탭에서 편집할 수 있습니다. 열 등가 회로는 카우 또는 포스터 형태로 지정됩니다. 이 경우 우리는 장치 접합부에서 케이스로의 전환에 대한 열 임피던스를 1차 전력 네트워크로 지정했습니다. 열 임피던스에 대한 자세한 내용은 설명서 또는 도움말 버튼을 눌러 확인할 수 있습니다.
시뮬레이션을 다시 실행하면 이제 더 대표적인 손실 정보를 얻을 수 있습니다. 이는 테이블에 추가 온도 프로파일을 추가하여 손실 계산을 온도에 의존하도록 만들었기 때문입니다. 과도 시뮬레이션 동안 히트 싱크의 온도가 상승하고 있으며, 5밀리초 시뮬레이션 후 약 27도임을 알 수 있습니다. 전력 전자 시스템의 요구 사항은 종종 정상 상태 조건에서 지정됩니다.
시스템의 정상 상태 작동 지점을 얻는 한 가지 방법은 모든 과도 현상이 사라질 때까지 충분히 긴 시간 동안 시뮬레이션하는 것입니다. 일반적으로 전력 전자 회로의 열역학은 전기적 동작보다 훨씬 느립니다. 이 비효율적인 방법을 통해 시뮬레이션에서 정상 상태 작동 온도를 분석하는 것은 매우 시간이 많이 소요될 수 있습니다. 플렉스에 내장된 정상 상태 분석 도구는 시뮬레이션 시간을 불필요하게 큰 값으로 변경할 필요 없이 이 경우 히트 싱크의 온도를 빠르게 계산할 수 있도록 해줍니다.
플렉스 스탠드얼론에서는 시뮬레이션 메뉴에서 분석 도구에 접근할 수 있습니다. 분석 도구에 대한 더 자세한 정보는 별도의 튜토리얼 비디오에서 제공되지만, 지금은 간단한 시연을 보여드리겠습니다. 새로운 분석을 생성하려면 더하기 기호가 있는 버튼을 클릭합니다. 우리는 정상 상태 분석을 선택하고 시스템 주기를 지정해야 합니다. 이 경우 이는 펄스 발생기의 주기인 1밀리초에 해당합니다. 이를 입력하고 적용을 클릭하면 분석을 시작할 수 있으며, 정상 상태 온도가 29.6도에 더 가깝다는 것을 알 수 있습니다.
정상 상태 분석은 장치가 겪게 될 작동 온도를 빠르게 추정하는 데 매우 유용한 도구이며, 따라서 반복적인 설계 프로세스의 일부로 사용될 수 있습니다. 장치 접합부의 정상 상태 온도 사이클링을 알고 이 정보를 사용하여 히트 싱크 크기를 결정하는 것 외에도, 컨버터 효율을 계산하기 위해 IGBT의 정상 상태 손실을 알고 싶을 수도 있습니다. 이는 플렉스에서 프로브 블록과 제어 구성 요소 라이브러리의 몇 가지 필터링 블록을 사용하여 수행할 수 있습니다.
많은 경우에 관심 있는 요소는 반도체 장치의 평균 전력 소모입니다. 구성 요소의 평균 전도 손실은 한 스위칭 주기 동안 와트 단위로 측정된 순간 전도 손실을 평균하여 계산할 수 있습니다. 이는 플렉스의 주기 평균 블록을 사용하여 수행할 수 있습니다. 반도체 장치의 스위칭 손실은 줄 단위로 측정된 에너지 패킷으로 제공됩니다. 이 펄스들은 평균 스위칭 손실을 찾기 위해 한 스위칭 주기 동안 주기 임펄스 평균 블록을 사용하여 평균화되어야 합니다.
우리는 이미 하단의 프로브에서 IGBT의 전도 및 스위칭 손실을 선택했습니다. 그런 다음 필터 블록에 대한 평균화 시간을 지정합니다. 1밀리초는 펄스 발생기의 주파수에 의해 정의된 IGBT의 스위칭 주기에 해당합니다.
이제 손실이 있는 스코프를 살펴보겠습니다. 첫 번째 스위칭 주기 후 총 손실 4.5와트는 평균 전도 손실과 평균 스위칭 손실의 합입니다. 이 계산에 대한 자세한 내용은 두 필터 블록의 구성 요소 설명에서 찾을 수 있습니다. 이것으로 플렉스에서의 열 모델링 소개를 마칩니다. 열 모델링 및 플렉스 프로브에 대한 더 자세한 정보는 미리 구축된 열 손실 설명 및 회로의 여러 예시를 보여주는 데모 모델 라이브러리의 플렉스 문서를 참조하십시오. 시청해 주셔서 감사합니다.