作者@@；Jaime Zapata-Amores，文章来源@@： 英飞凌工业半导体微信公众号@@@@
功率模块@@是大功率电力电子@@系统的核心部件@@。因此@@，它们的寿命对最终产品的可靠性有重要影响@@。为了了解真实的工况如@@何影响功率模块@@@@，必须进行复杂的模拟仿真@@，由于工况文件冗长且复杂多变@@, 往往将仿真工具和方法推到极限@@。出于这个原因@@，在仿真方法和半导体特性方面需要高水平的专业知识@@。了解功率模块@@在实际使用@@情况下的行为对选择正确的功率模块@@@@@@，进而对系统成本@@、可靠性和优化均有积极的影响@@。
功率模块@@的寿命就是功率系统的寿命@@
一个大功率系统是由几个部件组成的@@，如@@：电容@@、电感@@、传感器@@、控制板@@、驱动单元@@，当然还有功率模块@@@@。所有这些都有一个有限的使用@@寿命@@，当它们不能很好地满足应用时@@，就会成为故障的来源@@。出于这个原因@@，在选择组件之前@@，了解它们在特定工作条件下的行为是非常重要的@@。
功率模块@@也不例外@@，它们的寿命与它们的工况是紧密相连@@。因此@@，为了估计它们的寿命@@，有必要在实际条件下计算变换器运行期间的循环负荷@@。使用@@实验平台和长期运行的系统来估计功率模块@@的寿命是可能的@@。然而@@，这种解决方案需要硬件实现和长时间的测试@@。这就是为什么使用@@仿真工具这一不同方法@@，帮助用户加速和简化寿命计算@@。
为了简化工业制造商设计过程中的这一步骤@@，英飞凌功率仿真平台@@（IPOSIM）提供了自动寿命估算这一全新的高级功能@@。现在@@，设计人员可以根据他们的应用要求@@，以数字方式估算功率模块@@的寿命@@。
IPOSIM寿命评估服务是一个完全自动化的过程@@，它综合了我们所有的半导体专业知识@@，结合了最先进的方法和先进的编程知识@@。这项服务使设计人员能够在线获得英飞凌的电力电子@@技术@@@@，24/7，并根据需要频繁使用@@@@。
图@@1 自动化的寿命估计过程@@
这个过程@@（图@@1）从所需的工况@@、冷却条件和要评估的功率模块@@等相关信息开始@@。考虑到这些信息@@，估计设备@@寿命的计算将在@@IPOSIM中自动运行@@。一旦完成@@，用户可以下载一个定制的@@PDF报告@@，其中包含最相关的结果@@，包括所选器件的可能循环次数@@。
在为牵引应用选择正确的功率模块@@@@时感到困惑@@？现在@@不会了@@。
让我们想象一下@@，我们正在设计一个用于牵引应用的功率变换器@@。我们已经选择了一个拓扑结构@@，确定了工作条件@@，定义了冷却条件@@，并且我们发现我们需要一个具有以下额定值的功率模块@@@@（1.7kV@1.2kA）。现在@@是时候决定哪种功率模块@@最适合这一应用了@@。
对于这个例子@@，我们将做一些假设@@，只是为了简化设计过程@@。让我们假设唯一可以使用@@的封装是@@PrimePACK™。经过若干技术@@考虑@@，以下三个型号是我们的候选器件@@。
1.FF1200R17IP5
2.FF1400R17IP4
3.FF1500R17IP5R
工况是什么@@？好吧@@，让我们假设火车的往返行程大约需要两个小时@@，我们需要保证至少有一万个周期@@@@。图@@2描述了列车运行的标准周期@@的工况@@，转化为电力电子@@变量@@。
图@@2 牵引应用的工况@@
我们使用@@@@IPOSIM寿命估计服务来估计这三个型号的寿命@@。一旦分析结束@@，IPOSIM就会生成一份@@PDF报告@@，强调最相关的结果@@，如@@图@@@@3所描述的@@。功率损耗使我们能够了解到变换效率@@。通过温度结果@@，我们可以验证所选器件是否适合我们的冷却条件@@，并保证在整个工况中的正常运行@@。最后@@，柱状图@@描述了取决于温度波动的寿命消耗@@。
图@@3 使用@@FF1500R17IP5R功率模块@@的牵引应用的仿真结果@@
选择正确的功率模块@@@@。
我们已经看到了一些显著的结果@@；然而@@，我们还没有根据循环次数的标准选择正确的器件@@。这就是为什么报告@@包括一个最终的表格@@，总结了每个器件可能的循环数@@。下表显示了被评估的器件之间的比较@@。
可以看出@@，即使这三个器件在相同的电气的额定值下工作@@，只有@@FF1500R17IP5R达到了预期的周期@@数@@（>10k周期@@）。必须指出的是@@，FF1400R17IP4没有产生仿真结果@@。原因是在评估的条件下@@，这个功率模块@@的温度增加超过了最大限值@@，因此@@，寿命没有计算出来@@。
如@@何开始使用@@寿命评估@@
在这篇短文中@@，我们解释了@@IPOSIM寿命估算服务是如@@何以及为什么能够在设计阶段快速@@、精确地做出决策@@，为设计团队节省时间和精力@@。这项服务从电力电子@@设计中最常用的拓扑结构之一开始@@，包括基于模块的三相两电平逆变器@@。其他拓扑结构也将在不久的将来导入仿真工具@@。