전자기·전자
Ansys Q3D Extractor
기생 RLCG 파라미터 추출
2D/3D 준정적 전자기 해석으로 인터커넥트 구조의 저항·인덕턴스·정전용량·컨덕턴스(RLCG)를 추출하고 SPICE 모델로 회로 해석에 연결하는 소프트웨어입니다.
Overview
개요
SiC·GaN 같은 와이드밴드갭 소자가 확산되면서 스위칭 속도가 빨라지고 전력 밀도가 높아졌습니다. 그 결과 부스바와 모듈 레이아웃의 기생 인덕턴스가 전압 서지와 스위칭 손실을 좌우하고, 작은 면적에 집중된 발열은 접합 온도와 솔더 수명을 제한하며, 빠른 dv/dt는 EMI 문제로 이어집니다.
Ansys Q3D Extractor는 부스바·전력 모듈·커넥터의 RLC 기생 성분을 추출해 회로 해석에 연결하고, Maxwell은 인덕터·변압기 코어 손실과 권선 교류 손실을 계산합니다. Icepak과 Mechanical로 열과 열응력을, Sherlock으로 솔더 피로 수명을, Twin Builder로 회로와 물리 모델을 결합한 시스템 해석을 수행합니다.
Challenges
핵심 과제
01기생 성분과 전압 서지
고속 스위칭에서 루프 인덕턴스가 오버슈트와 링잉을 만들어 소자 내압과 손실에 영향을 줍니다.
02자성 부품 손실
고주파 인덕터·변압기는 코어 손실과 근접 효과에 의한 권선 손실이 효율과 발열을 좌우합니다.
03전력 모듈 열관리
칩 접합 온도와 방열 경로의 열저항을 줄여야 출력 밀도와 수명을 동시에 확보할 수 있습니다.
04열 사이클 신뢰성
반복 부하에 따른 열팽창 차이로 솔더층과 본딩 와이어 접합부에 피로가 누적됩니다.
Ansys Solutions
Ansys로 이렇게 해결합니다
01기생 성분 추출
Q3D Extractor로 부스바·모듈·PCB 패턴의 R, L, C 행렬을 주파수별로 추출하고 회로 시뮬레이션용 모델로 내보냅니다.
02자성 부품 설계
Maxwell로 코어 손실, 와전류, 누설 인덕턴스를 해석해 인덕터·변압기 형상과 권선 구조를 최적화합니다.
03전력 모듈 열해석
Icepak으로 칩·DBC·냉각기 열유동을 해석하고 Mechanical로 열응력과 휨을 평가합니다.
04솔더·접합 수명 예측
Sherlock으로 열 사이클 조건에서 솔더 접합 피로 수명을 예측하고 보드 수준 위험 부품을 선별합니다.
05시스템 회로-물리 연계
Twin Builder에서 Q3D·Maxwell 추출 모델과 회로를 결합해 스위칭 파형, 손실, 열 응답을 함께 확인합니다.
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