シミュレータはベテランになってから使うツール

壊れない！壊さない！失敗だらけの電源・インバータ設計

シミュレーションの限界と活用法


図1　シミュレーションは，電源・インバータ設計において有用なツールだけど，その精度と信頼性はモデルの正確性に大きく依存する．初心者が安易に使用すると誤解を招く可能性があるため，経験豊富な技術者が適切に活用することが望ましい．画像クリックで動画を見る．または記事を読む．［提供・著］坂本三直詳細:［VOD］Before After！ハイパフォーマンス基板＆回路設計 100の基本【パワエレ・電源・アナログ編】【セッション1】危険！高出力電源＆インバータの安心設計 10の心得

図1　シミュレーションは，電源・インバータ設計において有用なツールだけど，その精度と信頼性はモデルの正確性に大きく依存する．初心者が安易に使用すると誤解を招く可能性があるため，経験豊富な技術者が適切に活用することが望ましい．画像クリックで動画を見る．または記事を読む．［提供・著］坂本三直
詳細:［VOD］Before After！ハイパフォーマンス基板＆回路設計 100の基本【パワエレ・電源・アナログ編】【セッション1】危険！高出力電源＆インバータの安心設計 10の心得

電源・インバータ設計において，シミュレーションは有効なツールですが，初心者が安易に使用すると誤解や設計ミスを招く可能性があります．

シミュレーションの精度は，モデルの正確性と入力データの信頼性に大きく依存します．

以下の要素がシミュレーションの精度に影響を与えます．

これらの要素を正確にモデル化するには，高度な知識と経験が求められます．

シミュレーションは，以下のような目的で有効に活用できます．

ただし，シミュレーション結果を過信せず，実機での検証を併用することが重要です．

IGBT（絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ）は，電源・インバータ回路で広く使用されるパワー・デバイスです．

IGBTの寿命は，主に接合部温度（$T_j$）の変動による熱ストレスに起因します．

IGBTの動作中，電流の流れにより発熱が生じ，接合部温度が上昇します．

温度の変動が繰り返されることで，デバイス内部に熱疲労が蓄積され，最終的に故障に至ります．
接合部温度の変動幅（$\Delta T_j$）とサイクル数は，寿命予測の重要な指標です．

IGBTの寿命を予測するためには，熱モデルを用いて接合部温度の変動を解析します．

一般的に使用される熱モデルには，CauerモデルやFosterモデルがあります．

これらのモデルにより，電力損失から接合部温度の時間変化を推定し，寿命予測が可能になります．

IGBTの熱特性を正確に評価するためには，以下の要素を含めたシミュレーションが必要です．

これらの要素を組み合わせることで，IGBTの熱挙動を正確に再現し，寿命予測の精度を高めることができます．

〈著：ZEPマガジン〉