MOSFET 電流共有をシミュレートするためのバスバー S パラメータモデリング

YAMAKURA · August 6

この記事はBusbar S-Parameter Modeling to Simulate MOSFET Current Sharing(KB0124764)を翻訳したものです。

この記事では、バスバーから S パラメータを生成し、PSIM 内の HyperSpice を使用してそれを電力コンバータシミュレーションに配置するプロセスについて説明します。

ワークフローには、2 つの異なるソルバーを備えた 2 つの異なる環境上の 2 つの主要コンポーネントがあります。

S パラメータ抽出により、「.s#p」(# はポート数) ファイルを取得できます。このファイルは PSIM の「S パラメータ」ブロックで読み取ることができ、その後 PSIM 内の HyperSpice で解くことができます。

1. SimLab | Sパラメータ抽出ワークフロー

ワークフローのこの部分では、SimLab 2024 が使用されます。最初のステップは、「寄生抽出」ソリューションを作成することです。

ここで、シミュレーションタイプを「S パラメータ抽出」に設定し、ポートタイプを「差動」に設定することが重要です。

周波数の定義には次の条件が適用されます。

周波数の定義は必要に応じて設定できます。周波数の上限に関する適切なルールは次のとおりです。「1 波長はジオメトリの最大寸法よりも大きくする必要があります。」選択した周波数が説明されている制限よりも大きい場合は、警告が表示されます。
このワークフローでは、寄生抽出ソルバーのモデル次数削減機能を使用するため、解析時間に影響を与えることなく多数の周波数ポイントを選択できます。

寄生抽出ソリューションを作成すると、このワークフローに必要なすべての手順とツールを含む PE ワークフローリボンが表示されます。これらの手順は、CAD ファイルのインポートから始めて、左から右に実行する必要があります。

添付の「.xmt_txt」パラソリッドファイルをデフォルト設定でインポートし、マテリアルを適用する必要があります。

次に、0.5 mm の要素サイズとデフォルト設定でクイック Tet メッシュが作成されます (他の CAD モデルでは、これが変わる場合があります)。

次に、ポートを作成して割り当てる必要があります。この抽出用に 2 つのポートが作成され、セットアップは次のようになります。

ソルバー設定に関する考慮事項

ソルバー設定で「Use Model Order Reduction」機能を有効にします。静電容量効果も使用しない場合は無効にすることができ、これにより計算が高速化されます。より良い結果を得るには、デフォルトの「Stopping Criterion Tolerance」値を使用します (1e-07)。

その後、ソリューションが解決され、「.s#p」パラメータファイルが作成されます。これは結果フォルダーにあります [Rezultsを右クリック > Open Results Folder]

2. PSIM | バスバーSパラメータによるコンバータシミュレーション

PSIMのSパラメータブロックについて

「.s#p」ファイルは、PSIM の「S パラメータ」ブロックによって処理されます。このブロックは、HyperSpice ソルバーでのみ動作し 、PSIM 2024 でのみ使用できます。

S パラメータのポートは次のように配置され、円は入力ノードを示します。

添付のシミュレーション ( BoostWSparams.psimsch ) は、2 つの並列 MOSFET 理想モデルを備えたブーストコンバータです。シミュレーションには既に S パラメータブロックが含まれており、設定は「.s#p」ファイルを選択することだけです (S パラメータブロックをダブルクリックして属性を開きます)。