講座導(dǎo)語

DIPIPM是雙列直插型智能功率模塊的簡稱，由三菱電機于1997年正式推向市場，迄今已在家電、工業(yè)和汽車空調(diào)等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。本講座主要介紹DIPIPM的基礎(chǔ)、功能、應(yīng)用和失效分析技巧，旨在幫助讀者全面了解并正確使用該產(chǎn)品。

3.2

功耗仿真軟件快速指南

通過前幾期的技術(shù)講座，我們主要介紹了DIPIPM的基本概況，并全面深入地對產(chǎn)品規(guī)格書中相關(guān)重要參數(shù)、相應(yīng)的可靠性測試項目及其選型準(zhǔn)則進行了說明。

在了解器件的規(guī)格書參數(shù)并根據(jù)選型準(zhǔn)則進行選型后，在實際測試評價進行之前可以采用仿真軟件進一步對DIPIPM選型的合適性進行確認。

Melcosim Ver.5.4（以及更高版本）是三菱電機專用于其功率器件產(chǎn)品的功耗仿真軟件，可以在不同應(yīng)用條件下對所選器件進行功耗仿真評估。

3.2.1 下載鏈接及初始界面介紹

Melcosim功耗仿真軟件可在三菱電機官網(wǎng)下載，具體下載地址如下，下載位置如圖1所示。

https://www.mitsubishielectric.com/semiconductors/

圖1 下載鏈接指南

注：需注冊賬號后才能登錄下載

Melcosim的語言可以在系統(tǒng)設(shè)置，在選定需要的語言后，重啟軟件就可以完成設(shè)置，具體如圖2所示。

圖2 仿真軟件語言設(shè)置

圖3 啟動初始界面

在啟動初始界面中會顯示軟件的有效日期，該日期設(shè)定主要是不定期的會有新產(chǎn)品數(shù)據(jù)錄入以及數(shù)據(jù)更新，建議大家定期更新軟件。在確認軟件日期有效后，主界面中可以選擇不同仿真方式，找到軟件應(yīng)用手冊以及打開之前保存的已有仿真數(shù)據(jù)。

3.2.2 仿真運行

進入仿真設(shè)置頁面后，完成對應(yīng)用拓撲、器件類別、器件系列、器件型號及工況的設(shè)定后就可以執(zhí)行仿真了，如圖4所示。其中工況參數(shù)的說明如表1所示。

圖4 應(yīng)用拓撲、器件型號及工況輸入

表1 工況參數(shù)說明

圖5 典型DIPIPM散熱器溫度Tf監(jiān)測點

3.2.3 仿真結(jié)果及其圖形功能

在仿真執(zhí)行后，功耗及相關(guān)溫度結(jié)果顯示出來，且Melcosim同時提供了多種參數(shù)曲線供參考，如圖6所示。

圖6 仿真結(jié)果及圖形輸出功能

3.2.4 對比仿真功能

在主界面中選擇對比仿真模式（Parametric Simulation）,則可以對不同器件在相同或者不同工況下進行對比仿真，如圖7所示。

圖7 對比仿真

3.2.5 仿真結(jié)果說明

在仿真執(zhí)行后，功耗及相關(guān)溫度結(jié)果顯示出來，仿真結(jié)果的說明見下圖8。

圖8 仿真結(jié)果

仿真結(jié)果是否滿足設(shè)計要求可以通過比較仿真所得的平均結(jié)溫Tj_ave以及最大Tj(max.)與具體規(guī)格書允許的數(shù)據(jù)進行比較來進行判斷，一般而言推薦至少留出25°C的裕量。對于最大結(jié)溫為150°C的產(chǎn)品，建議平均結(jié)溫Tj_ave不超過125°C；對于最大結(jié)溫為175°C的產(chǎn)品，建議平均結(jié)溫Tj_ave不超過150°C，若所計算的Tj_avej大于125°C/150°C，則說明模塊容量不夠，應(yīng)選擇電流能力大一級規(guī)格的模塊再重新上述計算；若Tj遠小于125°C/150°C，則說明模塊裕量較大，可選擇電流能力小一級容量的模塊再重新上述計算；若Tj小于并接近125°C/150°C，則說明模塊選擇得很合適。

一般而言，功耗仿真結(jié)果與實際測試結(jié)果會存在一定偏差，造成偏差的主要原因為功耗仿真軟件采用的模型為理想模型，實際系統(tǒng)中，電流、電壓波形為非理想波形，會受到諸如PWM驅(qū)動信號死區(qū)時間的影響，另外功耗仿真軟件內(nèi)部采用器件參數(shù)與實際器件存在差異，如熱阻參數(shù)，功耗仿真軟件采用的是熱阻的最大值，而非典型值。雖然功耗仿真結(jié)果存在一定偏差，但功耗仿真軟件可以方便快捷地對各種工況下器件的工作情況進行模擬，了解器件的工作趨勢，對器件的損耗情況進行評估，是功率變換系統(tǒng)設(shè)計工程師不可或缺的有力工具。

本講總結(jié)

本文主要介紹了三菱電機功率器件功耗仿真軟件Melcosim的應(yīng)用。從軟件下載安裝、設(shè)置應(yīng)用參數(shù)、仿真執(zhí)行、仿真結(jié)果判斷等幾個方面，對軟件進行了介紹。接下來的講座中，我們將繼續(xù)圍繞DIPIPM電路設(shè)計、健康管理、高級應(yīng)用技巧、生產(chǎn)注意事項、失效分析等諸多方面展開講座，敬請期待。

*主要術(shù)語列表：

*1: DIPIPM→雙列直插式智能功率模塊（Dual-in-line Intelligent Power Module）；

*2: DIPIPM、SLIMDIP及DIPIPM+均為三菱電機株式會社注冊商標(biāo)。

主要參考文獻：

[1] Mitsubishi electric,“Power Loss Simulation User’s Manual Ver.5”

關(guān)于三菱電機

三菱電機創(chuàng)立于1921年，是全球知名的綜合性企業(yè)。在2022年《財富》世界500強排名中，位列351名。截止2022年3月31日的財年，集團營收44768億日元（約合美元332億）。作為一家技術(shù)主導(dǎo)型企業(yè)，三菱電機擁有多項專利技術(shù)，并憑借強大的技術(shù)實力和良好的企業(yè)信譽在全球的電力設(shè)備、通信設(shè)備、工業(yè)自動化、電子元器件、家電等市場占據(jù)重要地位。尤其在電子元器件市場，三菱電機從事開發(fā)和生產(chǎn)半導(dǎo)體已有60余年。其半導(dǎo)體產(chǎn)品更是在變頻家電、軌道牽引、工業(yè)與新能源、電動汽車、模擬/數(shù)字通訊以及有線/無線通訊等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

審核編輯 ：李倩