Effiziente EMV-Modellbildung und -Simulation komplexer, leistungselektronischer Systeme

Für den Entwurf und die EMV–Analyse eines komplexen, leistungselektronischen Systems ist die passive Verbindungsstruktur (Leitungsverbindungen, Sammelschienen usw.) von zunehmender Bedeutung. Ihr elektromagnetisches Verhalten muss für den rechnergestützten Entwurfsprozess genau modelliert werden. Ebenso müssen für die aktiven Bauelemente (Dioden, Transistoren, Module usw.) exakte Modelle vorliegen. Nur auf diese Weise ist ein effizientes, zeit– und kostensparendes Design komplexer Geräte, das auch den Anforderungen der EMV–Standards genügt, möglich. Der bei der Parametrierung der Halbleitermodelle bzw. Simulation des gesamten leistungselektronischen Systems entstehende Aufwand kann beträchtliche Ausmaße annehmen. Diese Arbeit behandelt die 1D– und 2D– Modellbildung von beliebig im Raum angeordneten Verbindungsstrukturen für leistungselektronische Anwendungen mit der Methode der partiellen Elemente (PEEC) und deren Implementierung in typische Simulationsumgebungen. Durch einen alternativen Modellansatz ist es möglich, eine äquivalente Darstellung für die Verbindungsstruktur vorzunehmen, die durch Modellreduktion zeiteffiziente und trotzdem stabile Simulationen ermöglicht. Für Leistungshalbleiter existieren derzeit verschiedene Simulationsmodelle. Dabei bestehen Unterschiede, nicht nur zwischen den Modellansätzen für einen Halbleitertyp, sondern auch zwischen den Modellansätzen für die verschiedenen Arten von Halbleitern. Ein Teil dieser Modellansätze erfordert die Kenntnis über die interne Struktur der Halbleiter, d. h. die Physik bzw. die Technologie. Bei der Makromodellierung hingegen wird derartiges Wissen nicht benötigt. Durch die Verwendung von rein mathematischen Ausdrücken zur Modellierung des elektrischen Verhaltens an den Anschlüssen der Bauelemente ist es dennoch möglich, genaue, flexible und dabei vor allem einheitliche Simulationsmodelle der verschiedensten Halbleitertypen zu entwickeln.