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德科技公司近日与领先的半导体制造商罗姆半导体公司(ROHM Semiconductor)联合宣布推出一个兼容 PathWave 先进设计系统(ADS)的新工作区。通过该工作区,设计人员可以对现有开关电源(SMPS)设计的虚拟原型进行修改以快速完成设计目的并开展预兼容测试,从而及早发现设计错误,避免造成重大问题,最终节省宝贵的设计时间和成本。是德科技是一家领先的技术公司,致力于帮助企业、服务提供商和政府客户加速创新,创造一个安全互联的世界。


更高效率、更高功率密度和更低成本是客户始终追求的目标,为此他们对开关电源有着非常迫切的需求。由碳化硅(SiC)和相关材料制成的快速、低损耗开关兼具高性能和高效率的优势,可以满足未来的各种应用需求。然而,高速开关会带来电压尖峰(“振铃”)等不利效应。此外,开关电源的工作速度越来越快,想要符合传导和辐射电磁干扰(EMI)规范变得越来越困难。对“虚拟原型”或“数字孪生原型”进行预兼容分析可以圆满解决这一问题,但以往需要设计人员具备专业技术来获得和使用必要的设计信息,也就是“工作区”。


为了克服这一难题,是德科技与罗姆公司联手打造了 ROHM 参考设计(P01SCT2080KE-EVK-001 型号)的“数字孪生原型”,并通过是德科技网站(https://www.keysight.com/us/en/assets/3120-1476/application-notes/Virtual-Reference-Design.pdf)提供给双方的共同客户。


虚拟原型可以与物理原型形成互补。物理原型是评测一致性和被测特性的黄金标准,但它存在几个短板: 设计、制造和测量成本非常高昂,且相当耗时;容易发生灾难性故障(众所周知的“烟雾测试”会产生实际烟雾);很难对内部节点进行测量。


相比之下,对虚拟原型做出修改要容易得多。在仿真过程中它们确实会在器件超出极限条件时发出警告,但不会有真正的物理损失。用户可以记录 3D 网格中每个空间点以及仿真中每次时间步进的电压、电流和电场值,并绘制成参数图。甚至对于在现实情况下无法接触(如半导体封装内)的点,也能执行此类操作。


罗姆公司部门负责人 Ippei Yasutake 表示:“我们的许多客户都在为版图效应问题而头疼,如果开关环路中的电流转换速率超过 1A/ns,即使非常小的寄生电感也会引起振铃。另外,抑制 EMI 也是一大挑战。数字孪生原型能让客户洞察设计缺陷,从而尽早修改设计,将问题消灭在萌芽状态。


Picotest 公司总监 Steve Sandler 表示:“对于想要充分利用宽禁带半导体功率器件设计的客户,这一功能可以为他们节省大量时间。版图可能很难管理,EM 提取是关键。这个工作区和 PEPro 等专用工具能够让工作变得更轻松。


是德科技 PathWave 软件事业部新兴业务总监 邹杨表示:“我经常听开关电源设计工程师提起,在高 di/dt的情况下,设计是一项非常耗费精力的工作。我们的‘虚拟原型’预兼容测试功能推出后,受到了工程师们的一致认可。


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