Keysight Technologies und ROHM Semiconductor ermöglichen Entwicklern eine schnelle Anpassung des SMPS-Referenzdesigns für SiC-Leistungsbauelemente

„Digitaler Zwilling“ des ROHM-Referenzdesigns ermöglicht „Was wäre, wenn…“ Design-Untersuchungen

Böblingen, 14. Oktober 2020 – Keysight Technologies und ROHM Semiconductor, ein führendes Halbleiterunternehmen, haben gemeinsam einen mit dem PathWave Advanced Design System (ADS) kompatiblen Workspace angekündigt, der es Entwicklern ermöglicht, Pre-Compliance-Tests an virtuellen Prototypen von Schaltnetzteil-Designs (SMPS) durchzuführen. Diese neue Möglichkeit spart Zeit und Kosten, indem sie Fehler frühzeitig im Design erkennt, bevor sie zu einem großen Problem werden.

Die Nachfrage nach Schaltnetzteilen wird durch den Bedarf an höherer Effizienz, höherer Leistungsdichte und geringeren Kosten getrieben. Schnelle, verlustarme Schalter aus Siliziumkarbid (SiC) und verwandten Materialien werden aufgrund der hohen Leistung und Effizienz, die sie ermöglichen, zukünftige Anwendungen antreiben. Zu den unerwünschten Nebenwirkungen von Hochgeschwindigkeitsschaltern gehören jedoch Spannungsspitzen („Ringing“). Darüber hinaus ist es in Designs mit höheren Geschwindigkeiten schwieriger, die Spezifikationen für leitungsgeführte und abgestrahlte elektromagnetische Interferenzen (EMI) einzuhalten. Die Pre-Compliance-Analyse eines „virtuellen Prototyps“ oder „digitalen Zwillings“ ist ideal für die Bewältigung dieser Herausforderung, erforderte jedoch zuvor Fachwissen für den Aufbau und die Nutzung der notwendigen Design-Informationen, die als „Workspace“ bezeichnet werden.

Um dieses Problem zu lösen, hat sich Keysight mit ROHM zusammengetan, um einen „Zwilling“ des Referenzdesigns von ROHM (Modell P01SCT2080KE-EVK-001) zu entwickeln, der den gemeinsamen Kunden über die Keysight-Website https://www.keysight.com/de/de/assets/3120-1476/application-notes/Virtual-Reference-Design.pdf zur Verfügung steht.

Virtuelle Prototypen sind komplementär zu physischen Prototypen. Physische Prototypen sind der Goldstandard für die Konformität und die gemessenen Eigenschaften, haben aber mehrere Nachteile, darunter: teuer und zeitaufwendig in Design, Bau und Messung; anfällig für katastrophales Versagen (der berüchtigte „Rauch-Test“, bei dem tatsächlich Rauch erzeugt wird); und es ist schwierig, einen Messtastkopf auf innenliegende Knoten zu platzieren.

Im Gegensatz dazu sind virtuelle Prototypen leicht zu verändern, und obwohl sie während der Simulation eine Überbeanspruchung des Bauteils als Warnmeldung anzeigen, geben sie niemals echten Rauch ab. Die Spannung, der Strom und die Felder an jedem räumlichen Punkt im 3D-Gitter und in jedem Zeitschritt der Simulation können aufgezeichnet und für die grafische Darstellung zugänglich gemacht werden, selbst an Punkten, die in der realen Welt physisch nicht zugänglich sind, wie z.B. innerhalb des Gehäuses eines Halbleiters.

„Viele unserer Kunden haben Probleme mit Layout-Effekten, wenn die Stromanstiegsrate in der geschalteten Schleife 1A/ns übersteigt, denn selbst winzige parasitäre Induktivitäten verursachen Ringing. Die EMI-Unterdrückung ist für sie ebenfalls eine große Herausforderung,“ sagte Ippei Yasutake, Group Leader bei ROHM. „Der digitale Zwilling gibt unseren Kunden die Einblicke, die sie brauchen, um Änderungen vorzunehmen, ohne Probleme zu bekommen.“

„Dies wird eine große Zeitersparnis für jeden sein, der das Beste aus Designs herausholen will, die Leistungsbauelemente mit großer Bandlücke verwenden. Die Layouts können schwer zu zähmen sein, und die EM-Extraktion ist der entscheidende Faktor. Dieser Workspace und ein anwendungsspezifisches Tool wie PEPro machen die Dinge viel einfacher,“ sagte Steve Sandler, Geschäftsführer von Picotest.

„SMPS-Ingenieure erzählen mir, dass sie alle in dieser Ära der hohen di/dt mit dem Design zu kämpfen haben,“ sagte Yang Zou, Director of Emerging Business bei Keysights PathWave Software Solutions Division. „Sie erkennen den Nutzen, wenn ich ihnen die Pre-Compliance-‚Virtual Prototyping‘-Fähigkeit dieses neuen Workspace erkläre.“

Über Keysights Lösungen für das Design von Leistungselektronik

Die Lösungen von Keysight für das Design von Leistungselektronik ermöglichen die Produktion von Leistungsbauelementen über den gesamten Workflow von der Simulation, dem Design und der Verifikation bis hin zur Fertigung, Bereitstellung und Optimierung. Mit seinem PathWave Advanced Design System bietet Keysight eine vollständige Co-Simulationsumgebung für elektromagnetische Schaltungen.

Weitere Informationen zu den Designlösungen für Leistungselektronik von Keysight finden Sie unter:

Über Keysight Technologies

Keysight Technologies, Inc. (NYSE: KEYS) ist ein führendes Technologieunternehmen, das Unternehmen, Dienstleistern und Regierungen hilft, Innovationen zu beschleunigen, um die Welt zu verbinden und zu sichern. Die Lösungen von Keysight optimieren Netzwerke und helfen dabei, elektronische Produkte schneller und kostengünstiger auf den Markt zu bringen – von der Designsimulation über die Validierung von Prototypen bis hin zu Fertigungstests und der Optimierung in Netzwerken und Cloud-Umgebungen. Die Kunden kommen aus den Bereichen Kommunikation, Luft- und Raumfahrt, Verteidigung, Automobil, Energie, Halbleiter und allgemeine Elektronik. Keysight erzielte im Geschäftsjahr 2018 einen Umsatz von 3,9 Mrd. US-Dollar. Weitere Informationen über Keysight finden Sie unter www.keysight.com.