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2020.11.25 시뮬레이션

서멀 다이나믹 모델 (Thermal Dynamic Model)이란?

전자 회로 시뮬레이션의 기초

서멀 모델이란?」 편에서는 열에 관한 시뮬레이션을 실행하기 위한 SPICE 모델 중 하나인 서멀 모델 (Thermal Model)의 개요에 대해 설명했습니다. 이번에는 또 하나의 열 시뮬레이션용 SPICE 모델인 서멀 다이나믹 모델 (Thermal Dynamic Model)의 개요에 대해 설명하겠습니다.

서멀 다이나믹 모델 (Thermal Dynamic Model)이란?

서멀 다이나믹 모델은 앞서 설명한 서멀 모델을 내장하여 자기 발열에 의해 특성이 변화하는 SPICE 모델입니다. 부품의 손실과 모델에 내장되어 있는 서멀 모델로 Tj를 산출하여, 그 Tj를 부품의 전기적 특성에 반영시킵니다.

하기는 서멀 다이나믹 모델의 소스 예입니다. 부품은 SiC 쇼트키 배리어 다이오드 (SCS220)의 예이지만, 개념은 상기 그림과 동일하며, SiC-SBD의 Sub-circuit 모델에 서멀 모델이 추가되어 있습니다.

서멀 다이나믹 모델의 사용 예를 알아보겠습니다. 회로는 앞에서 게재한 모식도를 참조하여 주십시오. Q1은 SiC-MOSFET로, 히트싱크를 구비하고 있으며, 조건으로는 Ta=25℃가 제시되어 있습니다 (Ta 단자에 25VDC를 인가). MOSFET의 스위칭에 따라 Tj가 상승하고 (위쪽 그래프), Tj의 변화로 인해 Q1의 특성이 변화 (중간, 아래쪽 그래프)하는 것을 시뮬레이션 결과로서 얻을 수 있습니다.

키 포인트

・서멀 다이나믹 모델은 서멀 모델을 내장하여 자기 발열에 의해 특성이 변화하는 SPICE 모델이다.

・서멀 다이나믹 모델은 디바이스의 Sub-circuit 모델에 서멀 모델이 추가된 모델이다.

・내장되어 있는 서멀 모델로 Tj를 산출하고, 그 Tj를 디바이스의 전기적 특성에 반영한다.