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7 Software als Dimensionierungshilfe 7 Software als Dimensionierungshilfe 7.1 SemiSel Als Service bei der Produktauswahl, zur Verlustleistungs- und Temperaturberechnung bietet SEMIKRON auf seiner Homepage mit dem Programm SEMISEL ein umfangreiches kostenloses Softwarepaket an, mit dem eine Vielzahl leistungselektronischer Schaltungen unter unterschiedlichen Umgebungsbedingungen untersucht werden können. Das Programm ist seit 2001 „online“ und wurde seither ständig erweitert und verbessert. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf den Funktionsumfang der Software Version 3.1. Die Berechnungsmöglichkeiten reichen vom einfachen Produktvorschlag für einen Nennarbeitspunkt über Treiber- und Kühlkörperspezifikation bis zur komplexen Berechnung von kompletten Lastzyklen. Kriterium der Programmentwicklung war vor allem, dass eine sehr einfache Bedienoberfläche die Nutzung des Programms ohne Einarbeitung und eine schnelle „Abschätzung“ des erforderlichen Bauelementeeinsatzes ermöglichen soll. Dieses Hilfsmittel ist geeignet für -- die Leistungshalbleiterauswahl beim Neudesign von Umrichtern; -- Spezifikation der notwendigen Kühleinrichtungen; -- Wirkungsgradberechnung; -- Berechnung von Maximaltemperaturen und Temperaturwechseln für Lebensdauerabschätzungen; -- Vergleich von Produkten verschiedener Halbleitertechnologien und Generationen; -- die Wahl eines optimales Preis-/Leistungs-/Größenverhältnisses in dem man vorhandene Freiheitsgrade in der Systemauslegung (Schaltfrequenz, Kühleinrichtung, Überlastfähigkeit) gegeneinander abwägt; -- Risikoabschätzungen hinsichtlich der Streuung sowohl der Komponenten als auch von Schaltungsparametern. Einige Vor- und Nachteile dieser Art der Rechen- und Simulationsprogramme im Vergleich zu kommerziellen Schaltungssimulatoren sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefasst. Vorteile Hohe Verfügbarkeit durch freien Zugriff über das Internet Hohe Geschwindigkeit, durch analytische Berechnung über eine Periodendauer und Verwendung von Mittelwertmodellen Aktualität und Inhalt der Produktdatenbank vom Hersteller gewartet Know How von Applikationsingenieuren der Leistungshalbleiterhersteller wird einem breiten Anwenderkreis verfügbar gemacht Nachteile Beschränkt auf bestimmte Schwerpunktanwendungen wie z.B. den PWM-Umrichter, daher nur bedingt geeignet für Neuentwicklungen in der Schaltungstechnik und Nischenanwendungen Keine Berechnung der Zeitfunktionen von Strom, Spannung möglich (Schaltflanken), sondern nur von Mittelwerten über periodische Funktionen Vereinfachte Modellbildung zum Beispiel der Durchlasskennlinie als Geradengleichung oder vereinfachte thermische Ersatzschaltungen der Nutzer hat keinen Einfluss auf die verwendeten Rechenalgorithmen, er muss sich auf deren Eignung verlassen Tabelle 7.1.1 Vor- und Nachteile von Online-Rechenprogrammen zur Verlustleistungs- und Temperaturberechnung 433
7 Software als Dimensionierungshilfe 7.1.1 Programmteile Dem Nutzer stehen 4 verschiedene Werkzeuge rund um die Halbleiterauslegung zur Verfügung, eine Übersicht ist in folgender Tabelle gegeben. Im „Step by Step“ design wird durch Nutzervorgaben Schritt für Schritt die leistungselektronische Schaltung spezifiziert und anschließend thermisch berechnet. Dies ist das Tool mit den meisten Freiheitsgraden und Einflussmöglichkeiten zur Berechnung. Mit dem “Device Proposal” kann man sich eine Anzahl geeigneter Bauelemente für einen gewählten Nennarbeitspunkt vorgeben lassen. „DriverSel“ ist ein Auswahltool für einen geeigneten SEMIKRON IGBT-Treiber. Bei der Auswahl werden Schaltfrequenz, Gateladung, Spitzen- und Mittelwert des Treiberstroms sowie die IGBT-Sperrspannung berücksichtigt. Mit dem Programmteil „Stacksel“ kann die Eignung vorgefertigter Aufbauten aus Leistungshalbleitern und Kühleinrichtung (Stacks) aus den SEMIKRON Solution Centres untersucht werden. Tabelle 7.1.2 Programmteile des Softwarepakets SemiSel 7.1.2 Bedienung Ein Programmablaufplan für das meistgenutzte Programmteil zur schrittweisen Schaltungsbeschreibung ist in Bild 7.1.1 dargestellt. Start Circuit topology Circuit parameter Device selection Cooling Selection of a circuit topology: rectifier, AC controller, Inverter, DC/DC Converter Input of circuit parameter: current, voltage, frequency und overload conditions Device selection supported by case type, device type and voltage filter Specification of cooling conditions and temperatures Results Bild 7.1.1 Programmablaufplan des Programmteils „Step by Step“ 434
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Applikationshandbuch Leistungshalbl
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Vorwort Seit dem Erscheinen des ers
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Inhalt 1 Betriebsweise von Leistung
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3 Datenblattangaben für MOSFET, IG
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5 Applikationshinweise für IGBT- u
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