最近，意法半導(dǎo)體（ST）正式推出STPOWER Studio 4.0，支持三種新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分別為單相全橋、單相半橋以及三相三電平T型中點(diǎn)箝位（T-NPC），可覆蓋更豐富的應(yīng)用場(chǎng)景。此前，該工具僅支持三相兩電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，主要應(yīng)用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和光伏逆變器，這兩種也是最常見的使用場(chǎng)景。

ST對(duì)底層架構(gòu)進(jìn)行了更新，并將其應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)，提升了可靠性，為進(jìn)一步開發(fā)奠定了良好基礎(chǔ)。ST將在現(xiàn)有平臺(tái)上持續(xù)拓展，讓STPOWER Studio功能更加豐富多樣，助力工程師設(shè)計(jì)出更全面的功率級(jí)產(chǎn)品。

STPOWER Studio：功率系統(tǒng)設(shè)計(jì)師的好幫手

STPOWER Studio是eDesignSuite的重要組件，主要用于熱電仿真領(lǐng)域。eDesignSuite全面升級(jí)至HTML5技術(shù)后，用戶界面得到顯著優(yōu)化。受益于eDesignSuite全新的底層架構(gòu)，STPOWER Studio的仿真能力得到了極大提升，在業(yè)內(nèi)眾多仿真工具中脫穎而出。它具備一項(xiàng)獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，能夠在仿真過程中依據(jù)實(shí)時(shí)結(jié)溫動(dòng)態(tài)調(diào)整功率損耗，從而精準(zhǔn)地模擬實(shí)際使用場(chǎng)景。目前，業(yè)內(nèi)一些同類仿真工具還一直沿用固定的結(jié)溫?cái)?shù)值，這種方式極易造成功率損耗的估算偏差，不是高估就是低估。而STPOWER Studio的動(dòng)態(tài)結(jié)溫功能，能有效避免這類問題，確保用戶獲得更貼合實(shí)際的準(zhǔn)確結(jié)果。

▲STPOWER Studio可迅速、輕松地完成全方位的深度分析

當(dāng)關(guān)閉穩(wěn)態(tài)模式后，STPOWER Studio每步仿真時(shí)長(zhǎng)最長(zhǎng)可達(dá)數(shù)百秒。這為工程師們提供了充裕的時(shí)間，以便細(xì)致觀察功率系統(tǒng)從啟動(dòng)到逐漸穩(wěn)定的全過程。不僅如此，工程師們還能利用該工具進(jìn)行有散熱器和無(wú)散熱器兩種情況下的仿真分析，借此對(duì)設(shè)備的外形尺寸和散熱需求進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)估。

使用STPOWER Studio時(shí)，操作十分簡(jiǎn)便。用戶只需選定ST的相關(guān)器件，如ACEPACK或SLLIMM，再挑選設(shè)計(jì)中會(huì)用到的具體組件即可。進(jìn)入“設(shè)置” 選項(xiàng)，設(shè)計(jì)人員便能根據(jù)實(shí)際需求調(diào)整柵極電阻值以及部分熱性能參數(shù)。最后，在 “I/O”板塊，用戶可以通過定義輸出功率、電流水平等不同步長(zhǎng)值，靈活調(diào)整任務(wù)曲線，以滿足多樣化的設(shè)計(jì)要求。

假設(shè)一位工程師正在為工業(yè)應(yīng)用設(shè)計(jì)大型電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、光伏轉(zhuǎn)換器逆變器，或暖通空調(diào)系統(tǒng)。在這個(gè)設(shè)計(jì)場(chǎng)景里，電機(jī)需要用到650V的直流母線電壓以及10A的均方根相電流。如果工程師想進(jìn)行快速仿真，只需開啟穩(wěn)態(tài)模式，就能分析系統(tǒng)達(dá)到熱穩(wěn)態(tài)后的性能表現(xiàn)。要想進(jìn)行更細(xì)致的分析，關(guān)閉穩(wěn)態(tài)模式后，便能自行設(shè)置仿真步驟的時(shí)長(zhǎng)。當(dāng)然，這種更精細(xì)的分析對(duì)服務(wù)器算力要求更高，生成結(jié)果所需的時(shí)間也會(huì)更長(zhǎng)。最新版STPOWER Studio大幅縮短了渲染時(shí)間，僅為原來的十分之一，有效提升了分析效率，幫助工程師更高效地完成設(shè)計(jì)任務(wù)。

STPOWER Studio 4.0的新特性

新版STPOWER Studio支持三項(xiàng)全新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中單相全橋拓?fù)溥m用于單相光伏轉(zhuǎn)換器和不間斷電源。隨著可再生能源在住宅和建筑領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，將太陽(yáng)能存儲(chǔ)于電池中的需求日益增長(zhǎng)。ST致力于幫助工程師更高效地測(cè)試設(shè)計(jì)方案，以大幅縮短產(chǎn)品上市周期。同樣，對(duì)于從事不間斷電源設(shè)計(jì)的工程師而言，采用STPOWER器件后，他們能夠快速看到設(shè)計(jì)成品的實(shí)際效果，有效提升設(shè)計(jì)效率。

▲STPOWER Studio可進(jìn)行散熱片尺寸計(jì)算以及對(duì)不可測(cè)試參數(shù)的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)

支持單相全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，自然也就支持單相半橋拓?fù)洹蜗喟霕蛲負(fù)湓谛⌒吞?yáng)能逆變器或電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的DC-AC轉(zhuǎn)換中很常見。工程師在設(shè)計(jì)單相轉(zhuǎn)三相轉(zhuǎn)換器時(shí)，也會(huì)組合使用單相半橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。該仿真器目前僅用于DC-AC系統(tǒng)，但ST正在評(píng)估對(duì)DC-DC應(yīng)用的支持。

如今，三相三電平T型中點(diǎn)箝位（T-NPC）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)日益受到青睞。其原理是借助一種特殊機(jī)制，將輸入電壓箝位在中點(diǎn)位置，從而降低開關(guān)損耗，有效提升整體效率。在該結(jié)構(gòu)下，每個(gè)開關(guān)僅需承受一半的輸入電壓，大大減少了開關(guān)損耗。

▲STPOWER Studio可進(jìn)行全面的分析

這種創(chuàng)新方式能夠?yàn)楦吖β氏到y(tǒng)帶來顯著優(yōu)勢(shì)，光伏逆變器、功率因數(shù)逆變器及電機(jī)驅(qū)動(dòng)器等都能從中受益。此外，采用三相三電平T型中點(diǎn)箝位（T-NPC）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，還能讓系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)尺寸更小巧、更緊湊。