基于Simulink的多温度SiCMOSFET建模方法及系统技术方案

本公开提供了基于Simulink的多温度SiC MOSFET建模方法及系统，涉及SiC MOSFET器件建模技术领域，方法包括：根据SiC MOSFET数据手册获取SiC MOSFET动静态特性曲线；依据SiC MOSFET特性曲线建立沟道电流模型、寄生电容模型、体二极管模型；根据沟道电流模型、寄生电容模型以及体二极管模型提取所需参数；采用SiC MOSFET等效电路模型在Simulink模型中建立SiC MOSFET模型。本公开建立的SiC MOSFET精确度高，摆脱了Spice单一的电学环境，适用于多温度条件。条件。条件。

【技术实现步骤摘要】
基于Simulink的多温度SiC MOSFET建模方法及系统


[0001]本公开涉及SiC MOSFET器件建模
，具体涉及基于Simulink的多温度SiC MOSFET建模方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]SiC作为第三代半导体，相比Si有着宽禁带、高击穿场强、高热导率等优点。由SiC制成的MOSFET正逐步取代Si IGBT，被广泛应用于航空航天、轨道交通、电动汽车等各个方面。SiC MOSFET模型可分为五类：数值模型、半数值模型、物理模型、半物理模型、行为模型。其中数值模型和物理模型是基于器件物理性质进行建模，复杂度高且计算复杂；行为模型不需要考虑器件物理性质，直接模拟器件特性，非常适合应用程序开发。
[0004]主流的SiC MOSFET仿真软件主要有PSpice和Matlab/Simulink，PSpice主要针对电路仿真，Simulink着重算法控制及方程求解。大多数SiC MOSFET模型基于PSpice建立而成，部分参数求解复杂，对于控制算法的处理能力偏弱，数据处理速度较低。Matlab作为自动控制领域应用最广泛的软件，计算速度快，处理能力强。利用Matlab特有的S函数，可以搭建基于Simulink的SiC MOSFET模块。但现有的Simulink模型并不完善，或者结构复杂，精确度低，或者在求解中容易产生不收敛等问题，对SiC MOSFET的开发应用产生不利的影响。
专利技术内容
[0005]本公开为了解决上述问题，提出了基于Simulink的多温度SiC MOSFET建模方法及系统，利用Matlab S函数搭建Simulink模型，考虑温度对器件特性的影响，建立更精确的行为仿真模型。
[0006]根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：
[0007]基于Simulink的多温度SiC MOSFET建模方法，包括：
[0008]根据SiC MOSFET数据手册获取SiC MOSFET动静态特性曲线；
[0009]依据SiC MOSFET特性曲线建立沟道电流模型、寄生电容模型、体二极管模型；
[0010]根据沟道电流模型、寄生电容模型以及体二极管模型提取所需参数；采用SiC MOSFET等效电路模型在Simulink模型中建立SiC MOSFET模型。
[0011]根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：
[0012]基于Simulink的多温度SiC MOSFET建模系统，包括：
[0013]初始化模块，用于根据SiC MOSFET数据手册获取SiC MOSFET动静态特性曲线；
[0014]依据SiC MOSFET特性曲线建立沟道电流模型、寄生电容模型、体二极管模型；
[0015]模型构建模块，用于根据沟道电流模型、寄生电容模型以及体二极管模型提取所需参数；采用SiC MOSFET等效电路模型在Simulink模型中建立SiC MOSFET模型。
[0016]根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：
[0017]一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，实现所述的基于Simulink的多温度SiC MOSFET建模方法。
[0018]根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：
[0019]一种电子设备，包括：处理器、存储器以及计算机程序；其中，处理器与存储器连接，计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以使电子设备执行实现所述的基于Simulink的多温度SiC MOSFET建模方法。
[0020]与现有技术相比，本公开的有益效果为：
[0021]本公开基于Simulink建立了一个精确的SiC MOSFET多温度模型，仿真速度快、仿真易收敛，所建立的SiC MOSFET精确度高，摆脱了Spice单一的电学环境，适用于多温度条件，可广泛应用于电子电力、控制系统等领域的模型仿真、器件开发等工作。
[0022]本公开构建的模型灵活度高，可拓展性好，基于本模型可用不同的建模方法进行快速建模，从而降低电子电力仿真系统开发成，为SiC MOSFET的应用开发提供依据。
附图说明
[0023]构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
[0024]图1为本公开实施例的基于Simulink的多温度SiC MOSFET仿真模型建立流程图；
[0025]图2为本公开实施例的SiC MOSFET等效电路模型示意图；
[0026]图3为本公开实施例的基于Simulink的多温度SiC MOSFET电路模型示意图；
[0027]图4为本公开实施例的仿真和数据手册提供的输出特性对比示意图；
[0028]其中，图4中的(a)为在
‑
40℃下输出特性对比示意图；
[0029]图4中的(b)为在25℃下输出特性对比示意图；
[0030]图4中的(c)为在175℃下输出特性对比示意图；
[0031]图5为本公开实施例的仿真和数据手册提供的转移特性对比示意图；
[0032]图6为本公开实施例的仿真和数据手册提供的寄生电容曲线对比示意图；
[0033]图7为本公开实施例的仿真与数据手册提供的关断电压对比示意图；
[0034]图8为本公开实施例的仿真与数据手册提供的关断电流对比示意图；
[0035]图9为本公开实施例的仿真与数据手册提供的开启电压对比示意图；
[0036]图10为本公开实施例的仿真与数据手册提供的开启电流对比示意图。
具体实施方式
[0037]下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
[0038]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0039]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包
括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0040]实施例1
[0041]本公开的一种实施例中提供了一种基于Simulink的多温度SiC MOSFET建模方法，包括：
[0042]步骤一：根据SiC MOSFET数据手册获取SiC MOSFET动静态特性曲线；
[0043]步骤二：依据SiC MOSFET特性曲线建立沟道电流模型、寄生电容模型、体二极管模型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于Simulink的多温度SiC MOSFET建模方法，其特征在于，包括：根据SiC MOSFET数据手册获取SiC MOSFET动静态特性曲线；依据SiC MOSFET特性曲线建立沟道电流模型、寄生电容模型、体二极管模型；根据沟道电流模型、寄生电容模型以及体二极管模型提取所需参数；采用SiC MOSFET等效电路模型在Simulink模型中建立SiC MOSFET模型。2.如权利要求1所述的基于Simulink的多温度SiC MOSFET建模方法，其特征在于，所述沟道电流模型包括参数、栅源电压、漏源电压以及温度。3.如权利要求1所述的基于Simulink的多温度SiC MOSFET建模方法，其特征在于，所述寄生电容模型包括栅源寄生电容、漏源寄生电容、栅漏寄生电容。4.如权利要求1所述的基于Simulink的多温度SiC MOSFET建模方法，其特征在于，所述体二极管模型为：其中，I
sd
为体二极管电流；V
sd
为体二极管两端电压；I
s
为饱和电流；q为电荷量；k为波尔曼茨常数；N为注入系数；R
d
为寄生电阻；T为SiC MOS FET结温。5.如权利要求1所述的基于Simulink的多温度SiC MOSFET建模方法，其特征在于，根据沟道电流模型、寄生电容模型以及体二极管模型提取所需参数的方式为：利用图像数字化工具将SiC MOSFET数据手册中的动静态特性曲线转化为数据；根据沟道电流模型与相应的输出特性、转移特性曲线在数据拟合软件中拟合出模型参数；根据寄生电容模型与相应的寄生电容变化曲线在数据拟合软件中拟合出模型参数；根据体二极管模型与相应的特性曲线在拟合软件中拟合出模型参数。6.如权利要求3所述的基于Simulink的多温度SiC MOSFET建模方法，其特征在于，所述寄生电容模型包括C
gs
、C
ds
、C
gd
，具体方程为：C
gs
＝C(常数)＝C(常数)其中A1～A9为寄生电容参数；C
gs
为栅源寄生电容，C
ds
为漏源寄生电容，C
gd

【专利技术属性】
技术研发人员：兰欣，赵宁，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：