Thermische Modelle

Einfache Erfassung von Schalt- und Durchlassverlusten

Kühlkörper

Die thermische Auslegung ist ein wichtiger Aspekt bei leistungselektronischen Systemen und wird besonders bedeutsam bei den zunehmenden Forderungen an kompakte Bauformen und höhere Leistungsdichten. PLECS ermöglicht dem Benutzer, vom Beginn der Entwicklung an, das thermische Verhalten mit dem elektrischen zu verknüpfen, um eine optimale Lösung zur Kühlung der jeweiligen Anwendung zu finden. Die Berechnung der Schalt- und Durchlassverluste erfolgt auf einfache Weise. Die Simulationsgeschwindigkeit wird durch die Verlustberechnung nicht negativ beeinflusst, da weiterhin ideal geschaltet wird.

Anstatt die Schaltverluste aus den transienten Strom- und Spannungsverläufen zu bestimmen, berücksichtigt PLECS die Arbeitsbedingungen des Leistungshalbleites (Durchlassstrom, Blockierspannung und Sperrschicht-Temperatur) vor und nach jedem Schaltereignis. Diese Parameter werden benutzt, um die resultierende Verlustenergie aus einer dreidimensionalen Lookup-Tabelle zu ermitteln. Im eingeschalteten Zustand wird die Verlustleistung aus dem Durchlassstrom und der Temperatur berechnet.

Die Kombination aus idealem Schaltermodell und detaillierten Verlustdaten stellt eine effiziente und genaue Alternative dar zu Simulationen mit detaillierten Halbleitermodellen. Die benötigten Tabellen werden mit einem in PLECS integrierten Editor eingegeben und visualisiert.

Heatsink-Konzept

Das Schlüsselelement der thermischen Bibliothek ist ein idealisiertes Heatsink, das als durchscheinende Fläche dargestellt wird. Ein Heatsink nimmt alle thermischen Verluste derjenigen Bauelemente auf, die sich innerhalb seiner Umrandung befinden. Gleichzeitig definiert ein Heatsink eine isotherme Umgebung und übermittelt ihre Temperatur an die Bauelemente, die es umschließt.

Thermische Ersatzschaltung

Wärmeleitung von einem Heatsink zu einem anderen oder an die Umgebung wird mit konzentrierten thermischen Widerständen und Kapazitäten modelliert, die mit den Heatsinks verbunden sind. Auf diese Weise können Sie den Detaillierungsgrad des thermischen Strukturmodells bestimmen.