Affidabilità, precisione e scalabilità

La piattaforma MicReD Power Tester 600A di Mentor Graphics è dedicata al controllo dell’affidabilità dell’elettronica di potenza presente a bordo dei veicoli elettrici e ibridi. In tali contesti i circuiti di potenza sono sottoposti a ripetuti cicli operativi che possono comprometterne le caratteristiche nel tempo. La piattaforma di Mentor consente agli ingegneri impegnati nello sviluppo e nella verifica dell’affidabilità degli Ev/Hev di testare tutti i componenti di potenza, come Igbt, Mosfet, transistor e sistemi di ricarica, al fine di accertarne sia l’affidabilità termica, sia il rispetto delle specifiche nel contesto dell’intero ciclo di vita. La soluzione proposta da Mentor nasce dall’esigenza di individuare precocemente i problemi di affidabilità termica dei componenti di potenza. Questi problemi possono essere all’origine di campagne di richiamo dei veicoli, con conseguenze disastrose. La piattaforma MicReD Power Tester 600A di Mentor soddisfa inoltre l’esigenza del settore automotive di soluzioni per la simulazione e il testing degli aspetti termici dell’elettronica di potenza in generale, garantendo livelli inediti di precisione e scalabilità. Il Power Tester 600A è una soluzione scalabile, che consente di misurare contemporaneamente un maggior numero di moduli o di apparati discreti di potenza. Rispetto alle soluzioni di precedente generazione, la maggiore capacità di testing della nuova piattaforma garantisce l’imponente quantità di dati statistici sui malfunzionamenti necessaria per elaborare stime accurate della vita utile dei prodotti sul campo.

Le sfide da risolvere

I progettisti di Ev/Hev devono oggi affrontare diverse importanti sfide legate ai componenti core. Uno degli obiettivi principali è garantire l’affidabilità termica dei moduli elettronici di potenza. A questo si associa l’esigenza di valutare il di degrado degli Igbt provocato dalle serie ripetute di cicli operativi standard, identificando le potenziali ricadute in termini di anomalie. MicReD Power Tester 600A di Mentor è in grado di effettuare una serie di test con risultati accurati e attendibili, secondo uno schema scalabile in base alle esigenze produttive.

Diagnostica completa per l’affidabilità termica

MicReD Power Tester 600A mette a disposizione un processo di testing per la stima della vita utile degli apparati. Il set-up dell’ambiente di test è semplice mentre i cicli di alimentazione sono gestiti in modo totalmente automatizzato. La “structure function” T3Ster presente nel Power Tester fornisce, per ogni Igbt, dati guasti in corso in modalità non-distruttiva. Tutte le informazioni diagnostiche raccolte durante i test vengono registrate: a partire dalle correnti, dalle tensioni e dalle temperature del die rilevate mediante i sensori, fino a variazioni di struttura tali da suggerire possibili malfunzionamenti nel package. Grazie a ciò, è possibile testare la configurazione del package e la sua affidabilità, nonché effettuare il collaudo dei lotti dei componenti in ingresso prima dell’avvio in produzione.

Precisione di simulazione

MicReD Power Tester 600A è in grado di sottoporre i moduli Igbt a decine di migliaia di cicli di alimentazione. Ciò fornisce dati diagnostici “in tempo reale” sui guasti in corso, riducendo significativamente i tempi di test ed evitando l’esigenza di analisi di tipo “post-mortem” oppure distruttive. Grazie all’esclusiva tecnologia di calibrazione FloTherm 11.1 presente solo nei prodotti MicReD T3Ster il sistema permette inoltre di contenere gli errori di simulazione Cfd (Computational fluid dynamics) 3D, passando da valori che possono arrivare al 20% fino a un mero 0,5%. Ciò garantisce una caratterizzazione termica degli Igbt e dei componenti più accurata.

Scalabilità

Con MicReD 600A Power Tester è possibile concatenare fino a otto apparecchi per sottoporre ai test fino a 128 Igbt contemporaneamente. Sotto carico, l’unità eroga 48 V. Per la massima flessibilità gli utenti possono esaminare anche componenti montati esternamente su sistemi si raffreddamento. MicReD Power Tester 600A soddisfa inoltre le necessità legate alle nuove procedure emergenti per il test dell’elettronica di potenza degli Ev/Hev, ad esempio quelle attualmente in via di definizione per l’industria automobilistica tedesca. Essendo la sola azienda oggi in grado di fornire una soluzione completa per la simulazione software e il testing hardware rivolte specificamente al mercato degli Ev/Hev, Mentor gode di una posizione unica nel settore. Al MicReD Power Tester 600A, Mentor affianca le tecnologie di simulazione Cfd, con tool particolarmente affermati nel settore. Gli strumenti software per la simulazione Cfd 3D di Mentor, FloTherm e FloEFD, garantiscono la pre-simulazione delle caratteristiche termiche dei moduli di potenza. Abbinando il tool Flowmaster, per la modellizzazione Cfd 1D a livello di sistema, estesa all’intero veicolo, è possibile raggiungere livelli di precisione ineguagliabili. Ciò anche grazie alla tecnologia T3Ster presente nei prodotti MicReD, che provvede a fornire ai tool Cfd le informazioni sulle proprietà dei materiali necessarie per la calibrazione automatica delle funzionalità del modello. Il tutto consente di ottenere una simulazione accurata della risposta in temperatura reale di un Ev/Hev, a fronte della variazione dinamica della potenza. L’applicazione congiunta di queste tecnologie consente agli utenti di produrre stime dei possibili malfunzionamenti termici degli Igbt durante tuta la loro vita utile, con la massima precisione possibile.

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