パワーエレクトロニクス(PE)では、発電、変換、ソースから負荷への伝送といった電力の扱いが重要になります。 キーサイトはデザイン/モデリングツールを提供し、PEワークフローを加速するとともに、設計の正確さ、信頼性、最適な性能を確かなものにします。

動画を視聴いただき、キーサイトADSおよびPower Electronics Pro (PEPro) を使ったスイッチング電源の設計方法をご確認ください。

スイッチング電源の設計

スイッチング電源(SMPS)の設計は、シリコンカーバイド(SiC)や窒化ガリウム(GaN)パワーデバイスなどのワイドバンドギャップ半導体の出現により進化しています。 従来の様な事前にレイアウトされた回路シミュレータ(SPICE)では、もはや十分ではないため、これらの装置の設計には最新の回路デザインツールが必要です。 SPICEでは、レイアウト寄生で起こる電圧スパイクや電磁(EM)妨害の問題は考慮されていません。

これらの問題の現象を再現して検証するためには、ポストレイアウトにおける電磁界-回路協調シミュレーションを追加する新たなワークフローが必要です。 キーサイトのAdvanced Design System(ADS)およびPower Electronics Pro(PEPro)は、最初のプロトタイプ作成前にレイアウト寄生の影響をシミュレーションします。

デジタル・リファレンス・デザイン

キーサイトはワイドバンドギャップ半導体業界の一流企業と業務提携を組み、ADSのデジタル・リファレンス・デザインを構築しています。 これらのパートナーには、Wolfspeed、Transphorm、およびローム株式会社が含まれます。 これらの「デジタルツイン」によって、設計者がスイッチング電源のデザインにおけるプリント回路基板(PCB)の効果を考慮するようになりました。

KeysightがGaNパワーデバイスの業界随一のプロバイダーTransphorm社と協業し、Transphorm GaN 4kW高効率単相AC-DCコンバーター評価ボードのリファレンスデザイン(通称 デジタルツイン)をKeysight ADSで作成した詳細について紹介しています。

パワーエレクトロニクス向けデザインツール

EM回路コ・シミュレーションで電磁波干渉(EMI)を低減

ADSは、集中定数素子と分布定数素子をタイムドメインおよび周波数ドメインでをシミュレートします。 ハーモニック・バランス(HB)・シミュレータがその周波数ドメインをカバーし定常状態ソリューションを迅速に作成する一方で、キーサイトの電磁界ソルバーが分布効果に対応します。

統合型電磁界ソルバーにより、レイアウト寄生の根本原因を特定して解決することができます。 電磁界ソルバーは、仮想電波暗室で電磁妨害と互換性をモデル化する上で役立ちます。 統合型ツールフローを使用すれば、手動操作の削減、設計の加速、ミスの削減が実現できます。

パワー・エレクトロニクス・モデル

キーサイトは、完全なエンドツーエンド・モデリング・ソリューションを半導体コンポーネントベンダーに提供できる唯一のベンダーです。 これらのソリューションは、自動測定、正確なデバイスモデルの抽出、包括的な認定、プロセス・デザイン・キット(PDK)による最終検証のためのツールを提供しています。 その結果、ベンダーは、ADSシミュレーションに必要な正確モデルを提供することができます。 MOSFET/BJT/IGBT/SiC/GaNの抽出フローが可能です。

PathWave ADS Power Electronic Model Software

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モデル番号 バンドル名 概要
W3631B ADSコア+EM Design+Layout+PEPro+PE Ckt Sim 発電、送電、航空宇宙/防衛、自動車、データセンター、民生エレクトロニクス、IoTアプリケーション向けのパワー・コンバーター・デザインに対応
W3035E PEPro MomentumおよびFEMシミュレータを含む
W7398B パワーエレクトロニクス・モデル・ジェネレータ Keysight IGBT、SiCモデル、CMC標準モデル、PEアプリケーション用ASM-HEMTのシミュレーションモデリングが可能
W7016E IC-CAP パワーエレクトロニクス PowerMOS SiC 抽出パッケージ アドオン Keysight パワー・エレクトロニクス・アプリケーション用SiCおよびSiパワーデバイス PowerMOS SiCモデル
W7017E IC-CAP パワーエレクトロニクス IGBT 抽出パッケージ アドオン Keysight パワー・エレクトロニクス・アプリケーション用IGBTモデル
W7018E IC-CAP パワーエレクトロニクス GaN 抽出パッケージ アドオン パワー・エレクトロニクス・アプリケーション用ASM-HEMTモデル

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