最近，意法半導體（ST）正式推出STPOWER Studio 4.0，支持三種新的拓撲結構，分別為單相全橋、單相半橋以及三相三電平T型中點箝位（T-NPC），可覆蓋更豐富的應用場景。此前，該工具僅支持三相兩電平拓撲結構，主要應用於電機驅動器和光伏逆變器，這兩種也是最常見的使用場景。
ST對底層架構進行了更新，並將其應用於網路，提升了可靠性，為進一步開發奠定了良好基礎。ST將在現有平台上持續拓展，讓STPOWER Studio功能更加豐富多樣，助力工程師設計出更全面的功率級產品。
STPOWER Studio：功率系統設計師的好幫手
STPOWER Studio是eDesignSuite的重要組件，主要用於熱電模擬領域。eDesignSuite全面升級至HTML5技術後，用戶界面得到顯著優化。受益於eDesignSuite全新的底層架構，STPOWER Studio的模擬能力得到了極大提升，在業內眾多模擬工具中脫穎而出。它具備一項獨特優勢，能夠在模擬過程中依據實時結溫動態調整功率損耗，從而精準地模擬實際使用場景。目前，業內一些同類模擬工具還一直沿用固定的結溫數值，這種方式極易造成功率損耗的估算偏差，不是高估就是低估。而STPOWER Studio的動態結溫功能，能有效避免這類問題，確保用戶獲得更貼合實際的準確結果。
▲STPOWER Studio可迅速、輕鬆地完成全方位的深度分析
當關閉穩態模式後，STPOWER Studio每步模擬時長最長可達數百秒。這為工程師們提供了充裕的時間，以便細緻觀察功率系統從啟動到逐漸穩定的全過程。不僅如此，工程師們還能利用該工具進行有散熱器和無散熱器兩種情況下的模擬分析，藉此對設備的外形尺寸和散熱需求進行精準預估。
使用STPOWER Studio時，操作十分簡便。用戶只需選定ST的相關器件，如ACEPACK或SLLIMM，再挑選設計中會用到的具體組件即可。進入「設置」 選項，設計人員便能根據實際需求調整柵極電阻值以及部分熱性能參數。最後，在 「I/O」板塊，用戶可以通過定義輸出功率、電流水平等不同步長值，靈活調整任務曲線，以滿足多樣化的設計要求。
假設一位工程師正在為工業應用設計大型電機驅動器、光伏轉換器逆變器，或暖通空調系統。在這個設計場景里，電機需要用到650V的直流母線電壓以及10A的均方根相電流。如果工程師想進行快速模擬，只需開啟穩態模式，就能分析系統達到熱穩態後的性能表現。要想進行更細緻的分析，關閉穩態模式後，便能自行設置模擬步驟的時長。當然，這種更精細的分析對伺服器算力要求更高，生成結果所需的時間也會更長。最新版STPOWER Studio大幅縮短了渲染時間，僅為原來的十分之一，有效提升了分析效率，幫助工程師更高效地完成設計任務。
STPOWER Studio 4.0的新特性
新版STPOWER Studio支持三項全新的拓撲結構，其中單相全橋拓撲適用於單相光伏轉換器和不間斷電源。隨著可再生能源在住宅和建築領域的廣泛應用，將太陽能存儲於電池中的需求日益增長。ST致力於幫助工程師更高效地測試設計方案，以大幅縮短產品上市周期。同樣，對於從事不間斷電源設計的工程師而言，採用STPOWER器件後，他們能夠快速看到設計成品的實際效果，有效提升設計效率。
▲STPOWER Studio可進行散熱片尺寸計算以及對不可測試參數的數據監測
支持單相全橋拓撲結構，自然也就支持單相半橋拓撲。單相半橋拓撲在小型太陽能逆變器或電機驅動器的DC-AC轉換中很常見。工程師在設計單相轉三相轉換器時，也會組合使用單相半橋拓撲結構。該模擬器目前僅用於DC-AC系統，但ST正在評估對DC-DC應用的支持。
如今，三相三電平T型中點箝位（T-NPC）拓撲結構日益受到青睞。其原理是藉助一種特殊機制，將輸入電壓箝位在中點位置，從而降低開關損耗，有效提升整體效率。在該結構下，每個開關僅需承受一半的輸入電壓，大大減少了開關損耗。
▲STPOWER Studio可進行全面的分析
這種創新方式能夠為高功率系統帶來顯著優勢，光伏逆變器、功率因數逆變器及電機驅動器等都能從中受益。此外，採用三相三電平T型中點箝位（T-NPC）拓撲結構，還能讓系統整體設計尺寸更小巧、更緊湊。
文章來源：意法半導體
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