功率IC設計的案例
高性能、高保真-多通道DSP音頻功放IC功率驅動器-NTP8230G
多通道DSP功放IC具備多通道輸出，適用于不同音響系統需求，輕松搭建高品質多聲道音響系統。在音響系統中音頻功放能夠將電信號轉換為音頻信號，提供清晰、強大的音頻效果，而功放內置DSP能對音頻信號進行精確的處理和調整；為音響系統提供更加清晰和強大的音頻效果。
由工采網代理的NTP8230G是一款單芯片全數字音頻放大器，包含立體聲放大系統的功率級。該芯片集成了多功能數字音頻信號處理功能、高性能高保真全數字PWM調制器、立體聲耳機放大器以及兩個大功率全橋MOSFET功率級。
NTP8230G接收采樣頻率為8kHz至192kHz的數字串行音頻數據，采用帶散熱器的立體聲模式輸出2×30瓦功率。NTP8230G配備混頻器和雙四分頻濾波器，可實現響度控制、揚聲器響應補償及參數均衡等核心音頻信號處理功能。NTP8230G的所有功能均可通過I2C主機接口總線的內部寄存器值進行控制。
高品質音頻數據處理，具備高品質音頻數據處理；支持Hi-Res音頻系統，提供多段DRC設計、多段智能均衡器、支持四個IIC地址、APEQ專利技術、Auto Mute機制等等功能，帶來出色的音頻效果。
數字功放芯片的優勢：
APEQ專利技術：在頻段壓限時，其他頻段還可以獨立提升，充分發揮喇叭較大效能。使用普通EQ：隨著音量的增加，EQ增益比較大的點容易觸發DRC門限，導致音量無法繼續上升，如果放寬DRC門限，增益較大的部分容易失真，喇叭容易破音。
APEQ優點：與較大音量幅度不相關，能設定較大的低頻增益。隨著音量增加，即使觸發門限值，其他頻率段依然可以提升。音量輸出幅度是0db，當使用APEQ提升100Hz處6DB低頻增益后，頻部分先打到預設門限，但是APEQ的增益值會隨著音量繼續上升而下降，此時整個頻段依然可以提升音量。
展開 芯導科技募資加強功率器件與IC研發，抓緊第三代半導體材料發展機遇
因此，功率半導體行業下游的市場需求和國內對高性能功率器件的需求均具有廣闊的市場空間。
芯導科技的主體產品包括功率器件和功率IC功率器件和功率IC，在功率器件方面，芯導科技會在目前功率器件產品的基礎上進行技術開發與升級，開發一系列大功率高性能的TVS產品、超低導通阻抗、超低柵極電荷的MOSFET以及超低VF的肖特基二極管，擴展現有產品系列、加強對現有產品的更新迭代。
在功率IC方面，通過加大投入，可以促進高性能數模混合電源管理芯片技術的開發和積累，實現產業化，并豐富產品系列以滿足消費電子市場對電源管理芯片產品的需求。多年專注于功率半導體設計與銷售，令其在消費電子領域的功率IC領域有一定的技術儲備和客戶的資源。按照芯導科技方面的規劃，未來其會把功率IC技術的開發和產業化緊密結合，加大對高性能功率IC技術更深入的開發和研究。
根據招股書方面信息顯示，高性能分立功率器件開發和升級項目達產后，能夠實現大功率高性能的TVS產品年銷量增加654.15百萬顆、超低導通阻抗、超低柵極電荷的MOSFET產品年銷量增加285.10百萬顆以及超低VF的肖特基二極管年銷量增加593.96百萬顆。
高性能數模混合電源管理芯片開發及產業化項目達產后，預計每年新增銷售高性能數模混合電源管理芯片426.36百萬顆，提升芯導科技在功率IC領域的市場份額，優化整體收入結構。
上述兩個項目落址均為上海張江高科科技園區內，項目建設時間均為3年。
抓緊第三代半導體材料機遇
芯導科技的募資項目里面，值得關注的會是硅基氮化鎵高電子遷移率功率器件開發項目。通過該項目，其可以滿足產業內未來第三代半導體材料應用導致對功率器件性能提升的需求，能夠為產業內的相關新技術和新材料的創新突破進行前瞻性的布局。
展開 設計仿真 | Cradle CFD 高效助力高功率馬達進行熱管理設計
關鍵字: 馬達熱管理 Motor Thermal Management、計算流體力學 CFD、電動車 EV
前 言
隨電動化交通工具的快速普及，高功率馬達的熱管理越顯重要。發展趨勢對馬達輸出功率需求不斷提升，同時又希望壓縮馬達體積便于應用，由此會造成熱密度的快速增加，導致馬達溫升大幅提高。過高的馬達溫度不利于馬達的壽命、可靠度，也會影響到馬達的電磁性能。因此如何對高熱密度的電動馬達進行熱管理設計成為一個重要課題。馬達在內部結構復雜且復雜機構運動形式下，高速運轉時，內部熱流場極難以實驗進行量測，但是計算流體力學CFD能夠克服此問題，提供內部精細的物理現象數據供設計參考，因此也成為馬達熱管理分析設計一項不可或缺的工具。然而高功率馬達的結構十分復雜，在進行數值模擬分析時往往會遭遇許多困難。傳統方法會對許多復雜的幾何進行簡化，但這些簡化造成了許多物理現象的遺失或誤差，可能會誤導設計判斷。另一方面，困難繁瑣的模擬過程也抑制了設計人員應用CFD的意愿。因此，如何開發先進的數值模擬技術，特別是極度復雜幾何的快速網格劃分技術，對于高功率馬達精確有效的熱管理設計至關重要。
展開 IC設計，一文看完人工智能芯片設計挑戰及解決方案
HBM接口信號完整性分析
HBM CPS電源完整性分析
HBM SSN分析
高速Serdes信號完整性分析
4、3D IC熱及可靠性分析
3D IC熱及結構可靠性分析。RedHawk-SC-Electrothermal結合Icepak及Ansys Mechanical 可以準確的幫助客戶仿真3D IC散熱及熱應力帶來的挑戰。
3D IC散熱分析
3D IC電熱耦合分析
考慮熱效應的芯片EM簽核分析
3D IC熱應力分析
Ansys是業界唯一一家可以提供針對高性能IC設計功耗、噪聲及可靠性仿真的多物理場仿真方案提供商
高性能集成電路設計的挑戰，要求設計者的觀念從對芯片、封裝和電路板孤立地分析向更加系統化全面分析的多物理場（Multi-physics）解決方案轉變。例如，針對低功耗、高性能以及更嚴格設計規范的要求，將芯片、封裝和系統(CPS)作為統一的相互影響的網絡進行分析，這對于保證電路整體系統正常工作十分重要。
Ansys是業界唯一一家可以全面提供芯片設計前端到后端、模擬設計到數字設計、芯片級設計到系統設計的功耗、噪聲、時序及可靠性等分析解決方案的EDA廠商。當前，在半導體設計領域排名Top20的公司，都已采用Ansys產品。Ansys的芯片電源噪聲及可靠性解決方案已幫助客戶完成萬次以上的芯片流片成功。
典型應用案例
相關資料：
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來源：Shuqiang Zhang，Ansys高級技術經理
展開 
功率器件封裝結構熱設計綜述
當前功率器件的設計和發展具有低電感、高散熱和高絕緣能力的屬性特征，器件封裝上呈現出模塊化、多功能化 和體積緊湊化的發展趨勢。為實現封裝器件低電感設計，器件封裝結構更加緊湊，而芯片電壓等級和封裝模塊的功率密度持續提高，給封裝絕緣和器件散熱帶來挑戰。在有限的封 裝空間內，如何把芯片的耗散熱及時高效的釋放到外界環境中以降低芯片結溫及器件內部各封裝材料的工作溫度，已成 為當前功率器件封裝設計階段需要考慮的重要問題之一。本文聚焦于功率器件封裝結構的散熱方面，針對功率半導體器件在散熱路徑方面的結構設計進行歸納總結。通過對國內外 功率器件封裝結構設計的綜述，梳理了功率器件封裝結構設計過程中在散熱方面的考慮及封裝散熱特點，并根據功率器 件散熱特點對功率器件封裝結構類型進行了分類。最后，基于降低封裝結構散熱熱阻、提高器件散熱能力的目的，從高導熱封裝材料和連接工藝、芯片面接觸連接、增加散熱路徑 以及縮短散熱路程四個方面對功率器件封裝結構設計在散熱方面未來的發展趨勢進行了展望。
展開 碳化硅功率晶體的設計發展及驅動電壓限制
(a)
(b)
圖8 (a)正極性驅動電壓準位 (b)負極性驅動電壓準位與門極閾值電壓漂移大小關系
為了避免碳化硅功率晶體的門極閾值電壓在長時間的使用之下，產生過高的門極閾值電壓漂移，原則上，必須遵照資料手冊的建議值來使用及確認功率晶體的門極電壓值。如圖9所示，為了不造成碳化硅功率晶體的門極電壓大幅度漂移，針對其驅動電壓的建議值及最大可以接受的電壓峰值，其中，值得注意的是，門極電壓的測量結果應該盡量排除封裝引腳的影響。
圖9 碳化硅功率晶體的驅動電壓限制值
綜上所述，目前碳化硅功率晶體的發展主要在于幾個方向：1.降低單位晶粒面積下的通態電阻；2.提高功率晶體門極可靠度3.在不影響驅動位準的大前提下降低驅動電壓位準。這些設計上的挑戰，都由碳化硅功率晶體的設計者來構思及突破，而主流的碳化硅功率晶體在結構上分為兩大類，平面式及溝槽式的碳化硅功率晶體，平面式的碳化硅功率晶體受限于晶體缺陷及電子遷移速度，大多采用較低的臨界門極電壓，并建議在橋式電路中采用負電壓截止驅動電路 ，用以減少在橋式電路中功率晶體交互驅動時可能產生的可能的誤導通；反之溝槽式的碳化硅功率晶體，采用具有較高電子遷移速度的晶體平面做為通道，可以設計較高的臨界門極電壓，并且不需要任何的負電壓截止驅動電路。對于碳化硅功率晶體的用戶而言，驅動電路設計相對簡單，只需要提高驅動電壓到合適的電壓值，就能夠享受碳化硅功率晶體帶來的優點。
展開 干貨｜小功率開關電源設計實戰
本章節以實用小型電源的設計為例，說明電源設計的方法。控制電路形式為它激式，采用UC3842為PWM控制電路。電源開關頻率的選擇決定了變換器的特性。開關頻率越高，變壓器、電感器的體積越小，電路的動態響應也越好。但隨著頻率的提高，諸如開關損耗、門極驅動損耗、輸出整流管的損耗會越來越突出，對磁性材料的選擇和參數設計的要求也會越苛刻。另外，高頻下線路的寄生參數對線路的影響程度難以預料，整個電路的穩定性、運行特性以及系統的調試會比較困難。在本電源中，選定工作頻率為85 kHz。
電源設計指標
小型電源輸入、 輸出參數如下：
輸入電壓：AC 110/220 V；
輸入電壓變動范圍：90～240 V；
輸入頻率：50/60 Hz；
輸出電壓：12 V；
輸出電流：2.5 A。
電路結構的選擇
小功率開關電源可以采用單端反激式或者單端正激式電路，使電源結構簡單，工作可靠，成本低。
展開 SiC功率器件的特性與系統設計應用
來源：松哥電源
設計仿真 | 基于MSC Nastran的等效輻射聲功率ERP計算
聲學分析需要考慮聲固耦合或聲輻射技術，因為涉及到內場的聲固耦合分析或外聲場的輻射聲功率計算，雖然封閉聲場可以基于模態法減少計算時間，外聲場可以采用格林法或聲傳遞函數等方法減少計算時間，但是，聲學網格分網、聲固耦合計算還是要花費更長的計算時間，造成企業需要更大的硬件資源和更長開發周期。
在車輛開發前期的動力系統開發或車身開發中，我們可以通過抑制結構表面法向振動速度縮小輻射噪聲，同時，精確識別結構局部模態對輻射噪聲影響。利用ERP分析，可以在頻率響應分析中快速獲取特定激勵下部件與面板的最大潛在聲輻射數據，從而準確定位結構中聲輻射最大的區域。基于這一結果，可采取結構優化措施（如對鈑金件進行形貌優化）或增加阻尼片等方式，有針對性地抑制結構表面振動，進而有效降低結構振動產生的輻射噪聲。
等效輻射功率
等效輻射功率（Equivalent Radiated Power, ERP）分析作為一種表征結構振動聲輻射的計算方法，自2008年引入MSC Nastran軟件，經過多年開發與更新，功能與優勢如下：
? 支持分析類型：頻響分析和瞬態分析。
? 峰值點輸出：與PEAKOUT結合，支持系統自動識別峰值點，一步分析輸出或用戶自定義頻率輸出點。
? 支持模態貢獻率分析：將面板等效聲輻射分解到面板局部模態。
? 計算高效性：無需對流體媒質進行建模，計算速度快。
? 支持ERP輻射值為設計響應：基于ERP的優化對計算資源與時間的要求顯著低于聲學響應優化，適用于拓撲/幾何驅動的聲學設計。
? 阻尼表征能力：定義局部結構阻尼研究對ERP影響。
? 分析結果格式：csv、OP2、PCH、H5格式，展示和二次處理方便。
展開 【CAE案例】太陽能煙囪發電站設計對發電功率輸出的影響
圖10：SCPP1情況下的五種出口外擴角下的氣流發電機功率對比。
根據圖10的結果，發電量也隨著太陽輻射的變強而增加。煙囪出口外擴角為10°和20°時功率最高；和速度類似，外擴角為40°時功率最小。然而，在相同的配置下，SCPP2卻提供最多的電能。當外擴角分別為10°和20°并配備了額外的水儲熱層(SCPP2)時，發電站當天產電最多。雖然SCPP2的白天的最大功率降低約10%，但在低輻射或不存在輻射時（比如夜間，從下午06點到第二天上午09點），電站的發電的性能顯著提高（約100%）。
圖11展示了系統發電效率。值得注意的是，SCPP1最高功率的情況（和）也對應了最高的發電效率。在SCPP2的同樣條件中，當系統處于低輻射或不存在輻射情況時，發電效率相比SCPP1提高了近50%，但在白天下降了大約不到20%。
圖11：SCPP1五種出口的系統發電效率對比。
05 總結
本案例對太陽能煙囪電廠自然對流作用下的湍流流動進行了數值研究。這項研究的目的是使用CFD技術評估阿爾及利亞南部地區的太陽能煙囪發電廠在當地氣象條件下可以產生的電力。對結果的分析表明：
電力生產與太陽輻射強度直接相關；
太陽能煙囪發電廠(SCPP)可全天運行，使用額外的儲熱介質可以提高夜間產生的電力能力；
幾何上的煙囪出口外擴角也能提高電廠的性能：在10°到20°之間的外擴角是熱力學上最有效的配置；
結合這兩種優化措施，能使系統發電效率得到提升，雖然在白天降低了近20%，但是在低輻射或不存在輻射的黑夜時，發電性能提高了近100%。
展開 電動汽車逆變器功率模塊的設計與仿真
橫向流動導致溫度分布不均勻，因為在整個功率模塊中流動不均勻。 橫向和縱向流動都可以受益于歧管設計，以保持整個功率模塊的溫度均勻。 當我們稍后考慮電源組件的設計時，我們將研究這種設計。
4、結論
我們研究了電動汽車逆變器功率模塊的設計和仿真方面。 特別是，我們研究了功率模塊的電氣和熱行為。 我們將一維等效行為模型與 CFD 求解器結合起來計算結溫，并能夠設計參考冷卻系統以將 IGBT 和二極管的結溫保持在其工作范圍內。
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智芯文庫 | 寬帶L頻段160 W GaN功率放大器的設計關鍵點！
此
負載牽引數據被用作PA大信號設計的基礎。
功率放大器設計
PA設計的起點是使晶體管在整個工作頻段內無條件保持穩定。必須首先確保帶內的穩定性，這通過在RF輸入端納入RC穩定網絡來實現。串聯電阻消耗的功率對于傳統SMT組件來說過高，所以使用了來自IMS的高功率氮化鋁電阻。放大器需要在-40°C以下的所有頻率中無條件保持穩定，以使放大器在較廣的溫度范圍內工作。通過在偏置饋電點添加適當的RC去耦 (可在設計過程中稍后添加)，可以大大提高低頻段穩定性。
由Qorvo提供的初始負載牽引數據用于確定1.2GHz至1.8GHz之間輸出功率和漏極效率的最佳負載阻抗。QPD1013在某些負載條件下可提供高達200W的功率，但還需要仔細考慮工作效率，以確保晶體管的工作溫度可以接受。選擇導致最高漏極效率的負載阻抗作為由輸出匹配網絡呈現的目標阻抗。
展開 小白轉行IC設計可行嗎？
211集成電路專業，轉互聯網還是IC設計還是PCB？
教你從零實戰小功率開關電源設計
本章節以實用小型電源的設計為例，說明電源設計的方法。控制電路形式為它激式，采用UC3842為PWM控制電路。電源開關頻率的選擇決定了變換器的特性。開關頻率越高，變壓器、電感器的體積越小，電路的動態響應也越好。但隨著頻率的提高，諸如開關損耗、門極驅動損耗、輸出整流管的損耗會越來越突出，對磁性材料的選擇和參數設計的要求也會越苛刻。另外，高頻下線路的寄生參數對線路的影響程度難以預料，整個電路的穩定性、運行特性以及系統的調試會比較困難。在本電源中，選定工作頻率為85 kHz。
01
電源設計指標
小型電源輸入、 輸出參數如下：
輸入電壓：AC 110/220 V；
輸入電壓變動范圍：90～240 V；
輸入頻率：50/60 Hz；
輸出電壓：12 V；
輸出電流：2.5 A。
02
電路結構的選擇
小功率開關電源可以采用單端反激式或者單端正激式電路，使電源結構簡單，工作可靠，成本低。
展開 教你從零實戰小功率開關電源設計
本章節以實用小型電源的設計為例，說明電源設計的方法。控制電路形式為它激式，采用UC3842為PWM控制電路。電源開關頻率的選擇決定了變換器的特性。開關頻率越高，變壓器、電感器的體積越小，電路的動態響應也越好。但隨著頻率的提高，諸如開關損耗、門極驅動損耗、輸出整流管的損耗會越來越突出，對磁性材料的選擇和參數設計的要求也會越苛刻。另外，高頻下線路的寄生參數對線路的影響程度難以預料，整個電路的穩定性、運行特性以及系統的調試會比較困難。在本電源中，選定工作頻率為85 kHz。
01
電源設計指標
小型電源輸入、 輸出參數如下：
輸入電壓：AC 110/220 V；
輸入電壓變動范圍：90～240 V；
輸入頻率：50/60 Hz；
輸出電壓：12 V；
輸出電流：2.5 A。
02
電路結構的選擇
小功率開關電源可以采用單端反激式或者單端正激式電路，使電源結構簡單，工作可靠，成本低。
展開 