近日，意法半導(dǎo)體（ST）正式推出了STPOWER Studio 4.0，這款強(qiáng)大的仿真工具支持三種新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)——單相全橋、單相半橋以及三相三電平T型中點(diǎn)箝位（T-NPC），進(jìn)一步擴(kuò)展了其應(yīng)用范圍。此前，該工具主要應(yīng)用于電機(jī)驅(qū)動器和光伏逆變器的三相兩電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而此次更新使其能夠覆蓋更多應(yīng)用場景。

提升可靠性與功能豐富性

ST對STPOWER Studio的底層架構(gòu)進(jìn)行了更新，并將其應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)，提升了工具的可靠性和穩(wěn)定性，為進(jìn)一步開發(fā)奠定了良好基礎(chǔ)。ST將在現(xiàn)有平臺上持續(xù)拓展，使STPOWER Studio的功能更加豐富多樣，幫助工程師設(shè)計(jì)出更全面的功率級產(chǎn)品。作為eDesignSuite的重要組件，STPOWER Studio主要用于熱電仿真領(lǐng)域，其最新版本在HTML5技術(shù)的支持下，用戶界面得到了顯著優(yōu)化，仿真能力也大幅提升。

動態(tài)結(jié)溫調(diào)整確保精準(zhǔn)仿真

STPOWER Studio的一項(xiàng)獨(dú)特優(yōu)勢在于其能夠在仿真過程中依據(jù)實(shí)時結(jié)溫動態(tài)調(diào)整功率損耗，從而精準(zhǔn)地模擬實(shí)際使用場景。相比之下，業(yè)內(nèi)一些同類仿真工具仍然沿用固定的結(jié)溫?cái)?shù)值，這種方式極易造成功率損耗的估算偏差。通過動態(tài)結(jié)溫調(diào)整，STPOWER Studio有效避免了這些問題，確保用戶獲得更貼合實(shí)際的準(zhǔn)確結(jié)果。

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

簡便的操作流程

使用STPOWER Studio時，操作十分簡便。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)動器、光伏轉(zhuǎn)換器逆變器，或暖通空調(diào)系統(tǒng)。在這個設(shè)計(jì)場景里，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)。若要進(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)置仿真步驟的時長。這種更精細(xì)的分析雖然對服務(wù)器算力要求更高，但生成結(jié)果所需的時間僅為原來的十分之一，大幅提升了分析效率。

新拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的應(yīng)用

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，將太陽能存儲于電池中的需求日益增長。ST致力于幫助工程師更高效地測試設(shè)計(jì)方案，以大幅縮短產(chǎn)品上市周期。同樣，對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。

單相半橋拓?fù)湓谛⌒吞柲苣孀兤骰螂姍C(jī)驅(qū)動器的DC-AC轉(zhuǎn)換中也很常見。工程師在設(shè)計(jì)單相轉(zhuǎn)三相轉(zhuǎn)換器時，也會組合使用單相半橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。盡管目前該仿真器僅用于DC-AC系統(tǒng)，但ST正在評估對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，每個開關(guān)僅需承受一半的輸入電壓，大大減少了開關(guān)損耗。這種創(chuàng)新方式能夠?yàn)楦吖β氏到y(tǒng)帶來顯著優(yōu)勢，光伏逆變器、功率因數(shù)逆變器及電機(jī)驅(qū)動器等都能從中受益。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。

總結(jié)

STPOWER Studio 4.0的推出標(biāo)志著意法半導(dǎo)體在功率系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具領(lǐng)域的又一次重大進(jìn)步。通過支持多種新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、提升仿真精度和效率，以及簡化操作流程，這款工具不僅能夠更好地滿足工程師的需求，還能夠幫助他們在更短的時間內(nèi)完成高質(zhì)量的設(shè)計(jì)任務(wù)。無論是新能源應(yīng)用還是工業(yè)自動化，STPOWER Studio都將為工程師提供強(qiáng)有力的支持，推動行業(yè)的持續(xù)創(chuàng)新和發(fā)展。未來，隨著ST不斷優(yōu)化和完善這一工具，我們期待它能在更多的應(yīng)用場景中發(fā)揮重要作用。

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