Utilisation de SPICE comme calculateur de dissipation de puissance des MOSFET

Zachariah Peterson
|  Créé: August 4, 2021  |  Mise à jour: April 7, 2022
Calculateur de dissipation de puissance des MOSFET

Les schémas de circuits électriques constituent le noyau de votre conception de PCB. Or, pour garantir une totale fiabilité, vous devez calculer la puissance dissipée dans vos circuits. Certains composants, tels que les MOSFET, ont des propriétés électriques clairement définies. Mais déterminer si votre conception sera conforme à celles-ci n'est pas chose aisée. Pour calculer la dissipation de puissance dans les composants actifs, certains semi-conducteurs et les MOSFET nécessitent d'avoir recours à des logiciels SPICE qui intègrent de vrais modèles de composants.

Les concepteurs qui ont besoin d'effectuer le calcul de la puissance dissipée peuvent ainsi exploiter l'interface intuitive de ces logiciels afin de calculer rapidement la puissance dissipée dans un MOSFET.

Le nouveau moteur de simulation SPICE d'Altium Designer peut vous aider à créer rapidement des circuits MOSFET et à analyser la puissance dissipée pour garantir la fiabilité de votre conception. Grâce à notre éditeur complet de routage de PCB, vous pourrez également concevoir une vraie carte destinée à être mise en fabrication.

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Nos outils de CAO avancés, destiné aux professionnels de la conception, font d'Altium Designer le logiciel de conception électronique le plus performant du marché.

Il peut être difficile de trouver des utilitaires fiables pour calculer le comportement des circuits dans les dispositifs actifs. En effet, certains circuits ne peuvent être analysés à l'aide de techniques de circuit standard car les problèmes impliquent des équations transcendantes complexes, dont la résolution nécessite un algorithme numérique itératif. Dans ce cas là, vous devez utiliser des outils de simulation dans votre logiciel de conception afin d'évaluer la fiabilité de votre processus.

Les circuits MOSFET, en particulier les MOSFET de puissance et les amplificateurs, sont des circuits courants dont la fiabilité doit être évaluée. Ces derniers sont très répandus car ils ont remplacé les BJT dans de nombreuses applications fonctionnant à haute puissance et à haute fréquence. Comme ces composants peuvent fonctionner à haute puissance et atteindre une température élevée pendant le fonctionnement, les concepteurs peuvent commencer par chercher à effectuer le calcul de la puissance dissipée par les MOSFET avec un Power Dissipation MOSFET Calculator pour garantir la fiabilité de la conception.

Bien qu'il n'existe pas une méthode de calcul simple qui permette de garantir le fonctionnement de vos circuits MOSFET, Altium Designer vous offre toutes les fonctionnalités dont vous avez besoin pour concevoir et simuler ces circuits afin que vos composants soient correctement alimentés en électricité. Poursuivez la lecture de cet article pour découvrir les nombreuses fonctionnalités d'Altium Designer et les solutions pour simuler votre distribution de puissance des MOSFET.

Utilisation du logiciel SPICE pour le calcul de la puissance dissipée par les MOSFET

Pour exécuter une simulation simple de la dissipation de puissance d'un MOSFET, vous devez commencer par utiliser un éditeur de circuit ou un logiciel de création de la schématique avant d'entamer votre processus de conception.

Le meilleur logiciel vous donnera accès à une vaste bibliothèque de composants afin que vous puissiez concevoir vos circuits et simulations. L'image ci-dessous montre un circuit d'amplificateur MOSFET simple connecté à une charge à haute impédance. Ce circuit a été conçu dans Altium Designer et peut être facilement simulé avec un logiciel SPICE standard.

Calculateur de dissipation de puissance des MOSFET
Simulation du calculateur de dissipation de puissance des MOSFET.


Dans ce circuit, vous pouvez exécuter une simulation d'analyse transitoire pour examiner le processus de stabilisation du circuit. Il fait partie d'un système plus vaste, mais il peut être facilement simulé de manière isolée pour déterminer la puissance de sortie. Cette dernière est obtenue en multipliant la différence de tension (mesurée avec les sondes dans l'image ci-dessus) et le courant qui traverse la résistance R13.

Étant donné que l'éditeur de schémas d'Altium Designer donne accès à des bibliothèques de composants contenant des composants de simulation génériques, en seulement quelques minutes, vous pouvez configurer le circuit ci-dessus et commencer à exécuter des simulations. L'éditeur de schémas comprend un logiciel de simulation SPICE avec une interface simplifiée.

Vous pouvez ainsi accéder à l'ensemble standard de simulations dont vous avez besoin pour analyser les circuits. Vous n'êtes pas limité aux composants de simulation génériques dans votre conception. Ainsi, vous pouvez attribuer des modèles de sous-circuits SPICE à vos composants afin de mieux anticiper et modéliser le comportement électrique.

Simulations plus avancées dans Altium Designer

Bien que ces calculs soient utiles, Altium Designer ne se limite pas à ces simulations. En effet, vous pouvez effectuer une simulation SPICE pour vos circuits MOSFET dans l'éditeur de schémas d'Altium Designer. Ne vous limitez pas aux outils de création de feuilles de schémas et aux simulateurs de circuits. En effet, Altium Designer vous donne accès à tous les outils de conception dont vous avez besoin : schémas, schémas de circuits électriques, simulations et, bien entendu, routage du PCB.

Sélection de composants de PCBs pour le calcule de puissance dissipée
Le panneau de recherche des composants du fabricant d'Altium Designer vous donne accès aux symboles schématiques et aux empreintes de circuits imprimés pour votre conception.

Créez et simulez des circuits MOSFET plus complexes

L'objectif principal du calculateur de dissipation de puissance des MOSFET (ou Power Dissipation MOSFET Calculator en anglais) est de vous assurer que ces derniers ne dissipent pas trop de chaleur au point de surchauffer et de tomber en panne. En effet, la surchauffe pendant le fonctionnement en courant continu et l'appel de courant transitoire élevé pendant la commutation, suivis d'une la surchauffe rapide, sont les causes les plus courantes de défaillance. Pour éviter ces problématiques, les circuits MOSFET peuvent devenir plus complexes.

Vous pouvez les mettre en parallèle afin qu'ils fournissent en continu le courant requis dans un système. En les plaçant ainsi, la dissipation de puissance totale est divisée entre les MOSFET de la matrice. Cette disposition nécessite une simulation pour s'assurer que le circuit ne produira pas d'oscillations indésirables ou de surintensité pendant la commutation. Les simulations SPICE avec de vrais modèles de composants peuvent toujours être utilisées pour examiner ces circuits MOSFET plus complexes ainsi que d'autres circuits de votre conception.

Les schémas hiérarchiques peuvent vous faire gagner en productivité

L'éditeur de schémas d'Altium Designer vous permet de créer une structure hiérarchique pour votre projet afin de vous aider à organiser vos circuits et à rester productif. Les concepteurs peuvent mettre en œuvre des structures de conception plates, hiérarchiques ou multicanales afin de créer et simuler des circuits plus complexes. Une fois que vous avez saisi vos schémas et attribué des données CAO à vos composants, vous pouvez importer votre conception dans un nouveau routage de PCB.

Saisie de schémas de routage de PCB
Les MOSFET peuvent être utilisés en parallèle. Ces circuits doivent être simulés pour garantir la stabilité.

Transition optimale vers votre routage de PCB

Une fois que vous avez achevé les schémas de votre circuit imprimé, vous êtes prêt à importer vos composants dans votre routage et vous pouvez commencer à disposer vos composants dans ce dernier. Altium Designer comprend un ensemble complet d'outils de CAO dans un éditeur intégré de routage de PCB, ce qui vous permet d'importer et de disposer rapidement vos composants sur votre circuit imprimé. Contrairement à d'autres plateformes de conception de circuits imprimés qui séparent les fonctionnalités de conception dans différentes applications, Altium Designer vous donne accès à tout ce dont vous avez besoin dans une seule et même application, avec un seul flux de travail.

Conception et routage complets des circuits imprimés dans Altium Designer

Altium Designer est la seule solution qui comprend toutes les fonctionnalités dont vous avez besoin pour concevoir et simuler vos circuits MOSFET, et pour générer le routage de votre circuit imprimé. Lorsque votre carte est prête à être mise en fabrication, vous pouvez rapidement générer des fichiers de fabrication de PCB à partir des données de routage de celui-ci. Utilisez le fichier OUTJOB pour extraire les données relatives à votre PCB et générer les livrables standard dont votre fabricant aura besoin.

Analyse transitoire de simulation SPICE
Résultats de la simulation de MOSFET générés avec le logiciel de simulation SPICE intégré à Altium Designer.

L'éditeur de schémas et le logiciel de simulation SPICE d'Altium Designer vous offrent tout ce que vous attendez d'un calculateur de dissipation de puissance des MOSFET. Lorsque vous avez besoin d'un ensemble complet d'outils de création et de gestion des composants, utilisez les meilleurs logiciels de CAO électronique du secteur pour créer et simuler vos circuits.

En permettant aux concepteurs de travailler de chez eux et d'atteindre des niveaux d'efficacité sans précédent, la solution Altium Designer disponible sur Altium 365 offre à l'industrie électronique un degré d'intégration inégalé qui était jusqu'à présent réservé au secteur informatique.

Tout cela n'est qu'un aperçu des possibilités offertes par Altium Designer sur Altium 365. Vous pouvez consulter la page produit pour obtenir une description plus détaillée des fonctionnalités ou visionner l'un des webinaires à la demande.

A propos de l'auteur

A propos de l'auteur

Zachariah Peterson possède une vaste expérience technique dans le milieu universitaire et industriel. Avant de travailler dans l'industrie des PCB, il a enseigné à la Portland State University. Il a dirigé son M.S. recherche sur les capteurs de gaz chimisorptifs et son doctorat en physique appliquée, recherche sur la théorie et la stabilité du laser aléatoire. Son expérience en recherche scientifique couvre des sujets tels que les lasers à nanoparticules, les dispositifs électroniques et optoélectroniques à semi-conducteurs, les systèmes environnementaux et l'analyse financière. Ses travaux ont été publiés dans diverses revues spécialisées et actes de conférences et il a écrit des centaines de blogs techniques sur la conception de PCB pour de nombreuses entreprises. Zachariah travaille avec d'autres sociétés de PCB fournissant des services de conception et de recherche. Il est membre de l'IEEE Photonics Society et de l'American Physical Society

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