أدوات المحاكاة لتطبيقات إلكترونيات القوى

لقد غيرت أدوات المحاكاة مجال النماذج الافتراضية بشكل كبير ، مما أتاح تطوير النماذج الرقمية لتحليل سلوك التصاميم والأنظمة الإلكترونية داخل بيئة افتراضية. سمح ذلك للمهندسين والمصممين بفهم أداء هذه الدوائر الإلكترونية قبل أن يتم تصنيعها على نطاق واسع.

تتيح محاكاة سلوكيات النظام هذه للمهندسين اكتشاف المشكلات المحتملة ومعالجتها بشكل استباقي وتحسين التصاميم واتخاذ قرارات تستند إلى البيانات. توفر النماذج الأولية الافتراضية وقتًا وموارد ثمينة للمؤسسات التي تقوم بتطوير تصميمات معقدة لحل تحديات الصناعة.

تعد الدقة من أهم الجوانب أثناء محاكاة الدوائر الإلكترونية المعقدة. النتائج الدقيقة أمر بالغ الأهمية لأنها توفر الوصول إلى المعلومات الداخلية التي قد لا يمكن الحصول عليها بسهولة من خلال الاختبارات المادية. هذا يساعد في تحليل وتحسين أداء الدائرة. تساعد هذه المحاكاة الدقيقة في تجنب الاستهانة أو المبالغة في أداء النظام ، مما يضمن أن التصميم النهائي يلبي مواصفات الإخراج المطلوبة.

تستكشف هذه المقالة كيف أثرت أدوات محاكاة النماذج الأولية الافتراضية على الطريقة التي نتفاعل بها مع الدوائر الإلكترونية الرقمية. على وجه التحديد ، سوف نناقش اثنين من أدوات محاكاة onsemi: مولد نموذج الخدمة الذاتية PLECS (محاكاة الدوائر الكهربائية الخطية المتقطعة) (SSPMG) و Elite Power Simulator.

07.25.2023

07.24.2023

07.18.2023

مولد نموذج PLECS للخدمة الذاتية onsemi

تستخدم الصناعة جداول الخسارة القائمة على القياس لتطوير نماذج PLECS التي تتوافق مع أوراق بيانات الشركة المصنعة. لكن هذه الطريقة تقدم العديد من التحديات التي يمكن أن تؤثر على دقة وموثوقية عمليات المحاكاة. فيما يلي القضايا الرئيسية الأربعة المرتبطة بهذا النهج:

1. الاعتماد على إعدادات ودوائر القياس – تعتمد بيانات فقدان الطاقة في تبديل هذه النماذج على الطفيليات المحددة لأجهزة القياس والدوائر المستخدمة أثناء الاختبار.
2. الكثافة المحدودة لبيانات الخسارة – غالبًا ما تكون بيانات فقدان الطاقة بالتوصيل والتبديل في الجداول القائمة على القياس محدودة ، مما يؤدي إلى كثافة غير كافية للاستيفاء الدقيق والحد الأدنى من الاستقراء بواسطة PLECS.
3. الاعتماد على ظروف عملية أشباه الموصلات الاسمية – تستند بيانات الخسارة المستخدمة في نماذج PLECS التقليدية إلى ظروف عملية أشباه الموصلات الاسمية فقط. هذا يعني أن أي تغيير في هذه الظروف يمكن أن يؤدي إلى تناقضات محتملة بين السلوك النموذجي وأداء الدائرة الفعلي.
4. صلاحية طوبولوجيا التحويل الثابت – يتم الحصول على بيانات فقد طاقة التبديل في هذه النماذج من بيانات فقدان النبض المزدوج المتولد في ورقة البيانات. نماذج PLECS المستمدة من هذه البيانات مناسبة فقط لمحاكاة طوبولوجيا التحويل الثابت. قد تسفر النماذج عن نتائج غير دقيقة إذا تم استخدامها في محاكاة طوبولوجيا التبديل الناعم.

عالج onsemi هذه التحديات المرتبطة بالنهج التقليدي بالاعتماد على جداول الخسارة القائمة على القياس لتوليد نموذج PLECS من خلال تقديم مولد نموذج PLECS للخدمة الذاتية (SSPMG). توفر أداة المحاكاة هذه للعملاء نماذج PLECS دقيقة وقابلة للتخصيص.

يحتوي onsemi Self-Service PLECS Model Generator على الميزات التالية:

1. يسمح مولد نموذج PLECS للخدمة الذاتية للمستخدمين بإدخال طفيليات الدائرة الخاصة بهم لضمان دقة نماذج PLECS على مستوى النظام لإظهار سلوك الدائرة. يؤدي ذلك إلى تحسين موثوقية نماذج PLECS مما يتيح عمليات محاكاة وتحليل أكثر دقة للدوائر الإلكترونية.
2. تتيح أداة محاكاة onsemi SSPMG للمستخدمين تخصيص جداول اللوحة عالية الكثافة بناءً على التحيز الكهربائي وظروف درجة الحرارة. الهدف هو ضمان دقة الاستيفاء بين نقاط البيانات داخل الجدول وتقليل الحاجة إلى الاستقراء ، والذي غالبًا ما يؤدي إلى حدوث أخطاء في محاكاة النظام.
3. قامت onsemi بتطوير أداة SSPMG لتشمل نماذج ركنية تمثل ظروف تصنيع وتشغيل مختلفة للمنتج الإلكتروني. نماذج الركن المتوفرة في أداة المحاكاة صالحة لكل من الظروف النموذجية والزاوية لتتبع أداء تطبيقات المستخدم بشكل فعال في ظل ظروف مختلفة من التوصيل والتبديل فقد الطاقة.
4. حقق onsemi تطورات من خلال تقديم نماذج PLECS الصالحة لتطبيقات التحويل الثابت واللين. يمكن للأداة محاكاة العديد من تطبيقات التبديل الناعم ، بما في ذلك DC-DC LLC و CLLC Resonant و Dual Active Bridge و Phase Shifted Full Bridge.

onsemi Elite Power Simulator

عرضت onsemi جهاز Elite Power Simulator في حدث PowerUp. تم تصميم أداة المحاكاة هذه لخط إنتاج EliteSiC لتسريع وقت التسويق من خلال تبسيط عملية تطوير الدوائر الإلكترونية للطاقة.

تعمل Elite Power Simulator على توسيع قدرات المحاكاة من خلال دمج حالات ركن التصنيع لتقنية EliteSiC. يمكن أن تكون حالات الزاوية هذه ظروفًا قاسية قد تحدث أثناء التصنيع ، مما يضمن أن تكون تصميمات الدوائر قوية وموثوقة عبر سيناريوهات التشغيل المختلفة.

يتمتع المهندسون بميزة الاستفادة من المرونة التي يوفرها Elite Power Simulator لتصميم ومحاكاة الأنظمة الإلكترونية للطاقة المصممة لأغراض مختلفة. يتضمن ذلك مجموعة شاملة من هياكل الدوائر ، بما في ذلك تكوينات DC-DC و AC-DC و DC-AC. في المجموع ، هناك 32 طبولوجيا للدائرة متوفرة ، تقدم مجموعة واسعة لتلبية متطلبات التصميم المتنوعة.

في التطبيقات الصناعية ، أثبت Elite Power Simulator الذي تقدمه onsemi أنه قيم من خلال دعم الأنظمة الهامة مثل الشحن السريع للتيار المستمر ، وإمدادات الطاقة غير المنقطعة (UPS) ، وأنظمة تخزين الطاقة (ESS) ، ومحولات الطاقة الشمسية. وبالمثل ، فإن الأداة مناسبة لأجهزة الشحن على متن الطائرة (OBC) وأنظمة الجر لصناعة السيارات.

بالإضافة إلى ذلك ، يسمح المحاكي للمهندسين بتحميل نماذج PLECS مخصصة تتكامل مع مولد نموذج PLECS الذاتي الخدمة (SSPMG). تسمح نماذج PLECS المخصصة للمهندسين بالاستفادة من الارتباطات المادية في بيئة التصنيع. يجهز هذا المصممين لمحاكاة دوائرهم الإلكترونية وتقييمها بدقة عالية ، مما يضمن الأداء الأمثل للتصميم والموثوقية.

يعمل تضمين أداة رسم البيانات الحرارية والفقد في Elite Power Simulator على تمكين المهندسين من القدرة على تصور العناصر الرئيسية لتصميمات محول الطاقة. تسمح أداة التصور ثلاثية الأبعاد متعددة الوظائف هذه باستكشاف فقدان توصيل الجهاز وتبديل فقدان الطاقة والمقاومة الحرارية. من خلال الاستفادة من هذه الميزة ، يمكن للمهندسين اكتساب رؤى قيمة حول توزيع فقد الطاقة في جميع أنحاء الدائرة واكتشاف مجالات الاهتمام المحتملة.

تتطلع onsemi إلى تحويل تقنية المحاكاة من خلال أدوات محاكاة الدوائر المتقدمة – مولد نموذج PLECS للخدمة الذاتية و Elite Power Simulator. توفر هذه الأدوات المتقدمة للمهندسين مزايا الدقة والتخصيص ، مما يوفر لهم رؤى قيمة في تشغيل وأداء تصميمات الدوائر.

مراجع

¹ أنسمي. مولد نموذج PLECS الخدمة الذاتية. https://www.onsemi.com/design/tools-software/self-service-plecs-model-generator. تم الوصول إليه في 09 يوليو 2023.
² أنسمي. Elite Power Simulator. https://www.onsemi.com/design/tools-software/elite-power-simulator. تم الوصول إليه في 09 يوليو 2023.
³ ندوة onsemi عند الطلب. أول مولد طراز PLECS للخدمة الذاتية في الصناعة ومحاكي طاقة النخبة دقيق للتبديل الناعم والثابت. https://www.onsemi.com/company/events/webinars/novel-industry-first-self-service-plecs-model-generator-and-elite-power-simulator-accurate-for-soft-and-hard- التبديل. تم الوصول إليه في 09 يوليو 2023.