Mentor Graphics推出EV/HEV功率循环测试可扩展产品

日前，Mentor Graphics在北京举办2016 Mentor Graphics MAD新品发布会，宣布推出一款全新的可应用于EV/HEV行业针对于IGBT器件的功率循环测试设备。Mentor Graphics机械分析部的市场营销和产品策略总监Keith Hanna博士和MicReD机械分析部产品经理Andras Vass-Varnai介绍了新产品的特点及市场应用。

他们表示，该产品尤其适用于电动汽车和混合动力电动汽车。这款新产品可满足汽车行业的特殊需求，且其所服务市场的规模预期在未来十年将会增至现在的三倍。Mentor Graphics提供热仿真软件和硬件测试的完整解决方案，确保为EV/HEV市场提供前所未有精确性的热测量和热自动耦合分析。

热可靠性测试需求强劲

Keith Hanna博士首先介绍道，Mentor Graphics是电子设计自动化（EDA）领域的全球领导者，提供客户丰富多样的软件和硬件设计解决方案，快速且更具成本效益地开发出更出色的电子和机械产品。工程师可借助Mentor Graphics的各种创新产品和解决方案可应对日趋复杂的电路板及芯片设计领域所面临的挑战。

他表示，Mentor Graphics刚刚推出的独特的MicReD Power Tester 600A解决方案可用于解决电动和混合动力车IGBT热可靠性问题。一级供应商和OEM厂商通过使用Mentor独有的测试和仿真技术的结合，可大幅提高其电力电子设备系统的可靠性，利用较精确的热模型预测实际应用中的电力电子器件结温情况；以及基于实际情况下电力电子器件的输入功率准确评估电力电子器件的生命周期。此热仿真和测试方案可让用户进行失效过程诊断，从而加快生命周期测试，以及大幅提高功率模块的可靠性。

他说，电动和混合动力车的热量交换场景非常复杂，对其进行分析是汽车零部件和整车制造商面临的一个严峻挑战。热可靠性问题可能导致需要召回EV/HEV汽车，由于电动车和混合动力车的广泛应用，形成了对此解决方案的特定需求。Mentor Graphics® MicReD Power Tester 600A产品也满足业内对于功率电子技术热仿真和测试的需要，能实现无与伦比的精确性和可扩展性。在IGBT功率电子器件强劲增长的未来几年中，热可靠性测试是一个巨大的需求。

采用Mentor的这个解决方案能测量多个串联的IGBT器件，。因为此功率循环测试设备具有可扩展性，因此可以大大超出现在行业对并行测试的元件/元器件的数量要求。此外，它还采用外部散热方案，从而使每个测试元件的CAPEX成本降至较低。本款新产品对Mentor的功率测试、热仿真和分析解决方案系列进行了补充，是行业中无可匹敌的产品。

功率电子模块需要热可靠性测试

接着，Andras Vass-Varnai介绍了热可靠性方面的一些问题。在各种环境条件下，甚至极端恶劣的特殊环境下，电动车/混合动力汽车内的电力电子器件需要十数年的寿命。EV/HEV内的IGBT器件的大问题是由于功率循环和热量积累导致的降级：绑定线退化、金属化层失配、焊接疲劳、片芯和基质裂缝。

在当前EV/HEV行业内热设计人员面临的关键任务挑战中，较重要的是确保功率电子模块的热可靠性。其他挑战还包括：检测由功率循环造成的IGBT的潜在降级，确定根本的损坏原因。今天，解决上述问题的方法是采用下图所示的国际通用的循环测试程序。这就需要测试解决方案具有可靠性、精准性和可扩展性。

Mentor的MicReD Power Tester 600A解决方案可提供精准可靠的测试结果，满足现实世界的需要。其特色包括：第一是热可靠性的综合诊断，可为生命周期预估提供简便可靠的测试流程。设备操作简单，同时功率循环采用全面自动化的方式进行。Power Tester中的T3Ster®“结构函数”功能为所有IGBT提供非破坏性的“在测试过程中失效”的数据。测试期间会记录所有诊断信息，包括电流、电压、芯片温度以及导致封装结构失效的“结构函数”变化。现可对封装开发、可靠性和生产前的来料批量检查进行测试。

第二是仿真精度，可以在成千上万的循环中对IGBT模块施加功率。这能为诊断提供“实时”失效过程数据，从而大幅缩短测试时间，也无需进行失效后分析或破坏性失效分析。借助MicReD T3Ster产品中仅有的Mentor模型校准技术，相关的三维CFD（计算流体动力学）仿真错误能从通常的20%降至0.5%，实现IGBT和半导体器件的精准热特性。

第三是可扩展性，可同时测试128个串联IGBT。MicReD Power Tester 600A产品可在载荷条件下提供48V电压，并且用户可处理安装在散热系统外部的器件，实现较佳灵活性。此外，MicReD Power Tester 600A满足新兴的在实际中的EV/HEV功率半导体器件测试的较佳实践需要，比如当前为德国汽车行业研发的需求。

完整的热仿真和硬件测试方案

Keith Hanna博士较后总结道，Mentor Graphics具有独特的优势，是唯一一家专为EV/HEV市场提供完整热软件仿真和硬件测试解决方案的公司。MicReD Power Tester 600A产品能与Mentor领先的CFD仿真技术相结合。Mentor的FloTHERM®和FloEFD™ 3D CFD软件可提供功率模块的前端装载热仿真。当与Flowmaster® 整车热流体成体系系统的一维CFD建模工具相结合时，此软件就可提供前所未有的精度。通过MicReD的T3Ster技术，能为自动化模块校准功能提供CFD输入材料属性，进而对EV/HEV动态功率输入的实际温度响应进行精准仿真。通过技术结合，用户能够对IGBT热生命周期失效进行较精准的预估。

借助MicReD Power Tester 600A产品，EV/HEV研发和可靠性工程师能测试功率半导体器件（如绝缘栅双极性晶体管——IGBT、MOSFET、晶体管以及充电器），以便检查对完成任务来说至关重要的热可靠性和生命周期性能。

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