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(jī)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(xiàng)目及其選型準(zhǔn)則進(jìn)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(jìn)行選型后，在實(shí)際測試評價進(jìn)行之前可以采用仿真軟件進(jìn)一步對DIPIPM選型的合適性進(jìn)行確認(rèn)。

Melcosim Ver.5.4（以及更高版本）是三菱電機(jī)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(jìn)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(jī)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(rèn)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(yùn)行

進(jìn)入仿真設(shè)置頁面后，完成對應(yīng)用拓?fù)洹⑵骷悇e、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?fù)?、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(diǎn)

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(jìn)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(jì)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(jìn)行比較來進(jìn)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(jì)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(jì)算；若Tj遠(yuǎn)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(jì)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(shí)際測試結(jié)果會存在一定偏差，造成偏差的主要原因?yàn)楣姆抡孳浖捎玫哪Ｐ蜑槔硐肽Ｐ?，?shí)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(shí)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(jìn)行模擬，了解器件的工作趨勢，對器件的損耗情況進(jìn)行評估，是功率變換系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jī)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(jìn)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(jì)、健康管理、高級應(yīng)用技巧、生產(chǎn)注意事項(xiàng)、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(jī)株式會社注冊商標(biāo)。

主要參考文獻(xiàn)：

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

關(guān)于三菱電機(jī)

三菱電機(jī)創(chuàng)立于1921年，是全球知名的綜合性企業(yè)。在2022年《財(cái)富》世界500強(qiáng)排名中，位列351名。截止2022年3月31日的財(cái)年，集團(tuán)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(jī)擁有多項(xiàng)專利技術(shù)，并憑借強(qiáng)大的技術(shù)實(shí)力和良好的企業(yè)信譽(yù)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(jī)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