功耗仿真软件快速指南

讲座导语

DIPIPM是双列直插型智能功率模块的简称，由三菱电机于1997年正式推向市场，迄今已在家电、工业和汽车空调等领域获得广泛应用。本讲座主要介绍DIPIPM的基础、功能、应用和失效分析技巧，旨在帮助读者全面了解并正确使用该产品。

3.2

功耗仿真软件快速指南

通过前几期的技术讲座，我们主要介绍了DIPIPM的基本概况，并全面深入地对产品规格书中相关重要参数、相应的可靠性测试项目及其选型准则进行了说明。

在了解器件的规格书参数并根据选型准则进行选型后，在实际测试评价进行之前可以采用仿真软件进一步对DIPIPM选型的合适性进行确认。

Melcosim Ver.5.4（以及更高版本）是三菱电机专用于其功率器件产品的功耗仿真软件，可以在不同应用条件下对所选器件进行功耗仿真评估。

3.2.1 下载链接及初始界面介绍

Melcosim功耗仿真软件可在三菱电机官网下载，具体下载地址如下，下载位置如图1所示。

https://www.mitsubishielectric.com/semiconductors/

图1 下载链接指南

注：需注册账号后才能登录下载

Melcosim的语言可以在系统设置，在选定需要的语言后，重启软件就可以完成设置，具体如图2所示。

图2 仿真软件语言设置

图3 启动初始界面

在启动初始界面中会显示软件的有效日期，该日期设定主要是不定期的会有新产品数据录入以及数据更新，建议大家定期更新软件。在确认软件日期有效后，主界面中可以选择不同仿真方式，找到软件应用手册以及打开之前保存的已有仿真数据。

3.2.2 仿真运行

进入仿真设置页面后，完成对应用拓扑、器件类别、器件系列、器件型号及工况的设定后就可以执行仿真了，如图4所示。其中工况参数的说明如表1所示。

图4 应用拓扑、器件型号及工况输入

表1 工况参数说明

图5 典型DIPIPM散热器温度Tf监测点

3.2.3 仿真结果及其图形功能

在仿真执行后，功耗及相关温度结果显示出来，且Melcosim同时提供了多种参数曲线供参考，如图6所示。

图6 仿真结果及图形输出功能

3.2.4 对比仿真功能

在主界面中选择对比仿真模式（Parametric Simulation）,则可以对不同器件在相同或者不同工况下进行对比仿真，如图7所示。

图7 对比仿真

3.2.5 仿真结果说明

在仿真执行后，功耗及相关温度结果显示出来，仿真结果的说明见下图8。

图8 仿真结果

仿真结果是否满足设计要求可以通过比较仿真所得的平均结温Tj_ave以及最大Tj(max.)与具体规格书允许的数据进行比较来进行判断，一般而言推荐至少留出25°C的裕量。对于最大结温为150°C的产品，建议平均结温Tj_ave不超过125°C；对于最大结温为175°C的产品，建议平均结温Tj_ave不超过150°C，若所计算的Tj_avej大于125°C/150°C，则说明模块容量不够，应选择电流能力大一级规格的模块再重新上述计算；若Tj远小于125°C/150°C，则说明模块裕量较大，可选择电流能力小一级容量的模块再重新上述计算；若Tj小于并接近125°C/150°C，则说明模块选择得很合适。

一般而言，功耗仿真结果与实际测试结果会存在一定偏差，造成偏差的主要原因为功耗仿真软件采用的模型为理想模型，实际系统中，电流、电压波形为非理想波形，会受到诸如PWM驱动信号死区时间的影响，另外功耗仿真软件内部采用器件参数与实际器件存在差异，如热阻参数，功耗仿真软件采用的是热阻的最大值，而非典型值。虽然功耗仿真结果存在一定偏差，但功耗仿真软件可以方便快捷地对各种工况下器件的工作情况进行模拟，了解器件的工作趋势，对器件的损耗情况进行评估，是功率变换系统设计工程师不可或缺的有力工具。

本讲总结

本文主要介绍了三菱电机功率器件功耗仿真软件Melcosim的应用。从软件下载安装、设置应用参数、仿真执行、仿真结果判断等几个方面，对软件进行了介绍。接下来的讲座中，我们将继续围绕DIPIPM电路设计、健康管理、高级应用技巧、生产注意事项、失效分析等诸多方面展开讲座，敬请期待。

*主要术语列表：

*1: DIPIPM→双列直插式智能功率模块（Dual-in-line Intelligent Power Module）；

*2: DIPIPM、SLIMDIP及DIPIPM+均为三菱电机株式会社注册商标。

主要参考文献：

[1] Mitsubishi electric,“Power Loss Simulation User’s Manual Ver.5”

关于三菱电机

三菱电机创立于1921年，是全球知名的综合性企业。在2022年《财富》世界500强排名中，位列351名。截止2022年3月31日的财年，集团营收44768亿日元（约合美元332亿）。作为一家技术主导型企业，三菱电机拥有多项专利技术，并凭借强大的技术实力和良好的企业信誉在全球的电力设备、通信设备、工业自动化、电子元器件、家电等市场占据重要地位。尤其在电子元器件市场，三菱电机从事开发和生产半导体已有60余年。其半导体产品更是在变频家电、轨道牵引、工业与新能源、电动汽车、模拟/数字通讯以及有线/无线通讯等领域得到了广泛的应用。

审核编辑 ：李倩