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SiC MOSFET的近似SPICE建模
Approximate SPICE Modeling of SiC MOSFETs
Pawel Piotr Kubulus · Janus Dybdahl Meinert · Szymon Beczkowski · Asger Bjørn Jørgensen 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月
宽禁带半导体（WBG）的应用对SPICE电路仿真提出了更高要求，需在保证计算效率的同时准确评估快速振荡瞬态。由于现有软件缺乏内置模型，本文提出了一种基于非线性行为建模的近似SPICE仿真方法，旨在解决WBG器件仿真中的计算瓶颈与精度平衡问题。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的核心功率电子技术。随着公司在组串式逆变器、PowerTitan储能系统及风电变流器中大规模应用SiC MOSFET以提升功率密度和效率，高精度的器件建模对于优化开关瞬态、抑制EMI及提升系统可靠性至关重要。建议研发团队利用该近似建模方法优化驱动电路设计，减少高频振荡带来的电...
基于RGSE的铁氧体磁芯损耗SPICE模型
RGSE-Based SPICE Model of Ferrite Core Losses
Alexander Abramovitz · Shmuel Ben-Yaakov · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年4月
本文提出了一种用于估算和模拟铁氧体磁性器件磁芯损耗的SPICE模型。该方法基于修正的广义斯坦梅茨方程（RGSE），仅需斯坦梅茨系数和磁芯几何数据即可实现。该模型能够有效模拟磁芯损耗对电路性能的影响，为电力电子变换器的设计优化提供了仿真支持。
解读: 磁性元件（电感、变压器）是阳光电源光伏逆变器及储能PCS的核心部件，其损耗直接影响整机效率与温升。该RGSE模型通过SPICE仿真实现损耗精确预测，可显著缩短研发周期，减少样机调试成本。建议在组串式逆变器及PowerTitan/PowerStack储能变流器的磁性元件设计阶段引入该模型，以优化高频化...
一种应用于SiC和GaN晶体管的通用SPICE场效应管模型
A Universal SPICE Field-Effect Transistor Model Applied on SiC and GaN Transistors
Achim Endruschat · Christian Novak · Holger Gerstner · Thomas Heckel 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年9月
本文提出了一种与技术和半导体材料无关的通用场效应管SPICE模型。该行为仿真模型基于测量数据构建，通过查找表与解析方程相结合的混合方法，实现了对温度相关输出特性的精确建模，从而在保证精度的同时显著提升了仿真速度。
解读: 宽禁带半导体（SiC/GaN）是阳光电源提升逆变器及储能PCS功率密度与效率的核心技术。该通用SPICE模型能够显著优化研发阶段的电路仿真精度，特别是针对高频开关下的损耗评估与热特性分析。在组串式逆变器与PowerTitan系列储能变流器的设计中，应用此模型可缩短功率模块的选型与验证周期，提升系统在...
一种用于安全工作区内外仿真的SiC功率MOSFET温度相关SPICE模型
A Temperature-Dependent SPICE Model of SiC Power MOSFETs for Within and Out-of-SOA Simulations
Michele Riccio · Vincenzo d Alessandro · Gianpaolo Romano · Luca Maresca 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年9月
本文提出了一种SiC功率MOSFET的温度相关SPICE模型。该模型描述了器件的静态和动态行为，并考虑了漏电流和碰撞电离效应。通过特性测试和数据手册提取与工艺相关的MOSFET参数，并采用SPICE标准组件及模拟行为建模模块实现。
解读: 该研究对阳光电源的核心产品线具有极高价值。随着公司组串式逆变器及PowerTitan/PowerStack储能系统向高功率密度和高效率演进，SiC器件的应用已成为主流。该温度相关模型能够精确模拟SiC MOSFET在极端工况下的热特性及安全工作区（SOA）表现，有助于优化逆变器及PCS的功率模块设计...
碳化硅MOSFET的近似SPICE建模
Approximate SPICE Modeling of SiC MOSFETs
Pawel Piotr Kubulus · Janus Dybdahl Meinert · Szymon Beczkowski · Asger Bjørn Jørgensen 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月
摘要：近年来，宽带隙（WBG）半导体的应用使SPICE电路仿真软件面临巨大挑战，需要以较低的计算量对快速振荡瞬态进行准确评估。WBG半导体SPICE建模的主要局限之一是现有软件中缺乏内置模型，这迫使人们使用包含大量非线性方程的行为建模。采用这种实现方式会导致高昂的计算成本和收敛性问题。本文提出一种对WBG半导体进行近似建模的通用方法，利用现代开源SPICE软件的功能，通过将非线性模型公式与SPICE模型公式解耦来提高收敛性，并将非线性模型更新的计算成本转移到SPICE软件之外。所提出的建模方法适...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项SiC MOSFET近似SPICE建模技术具有重要的工程应用价值。作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，我们正大规模采用碳化硅等宽禁带半导体器件来提升产品的功率密度和转换效率。然而，在产品研发阶段，传统SPICE仿真工具在处理SiC器件的快速开关瞬态和高频振荡时面临...
双输入Cuk-Buck DC-DC变换器功率流耦合效应的SPICE电路分析
SPICE-Based Circuit Analysis of Power Flow Coupling Effect in Double-Input Cuk--Buck DC–DC Converters
Hao Zhang · Jiao Gao · Chuanzhi Yi · Dachu Dong 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年4月
本文提出了一种基于小信号平均模型的双输入Cuk-Buck DC-DC变换器SPICE等效电路。该方法将复杂的功率流耦合效应转化为直观的电路理论分析，而非纯数学推导，有效简化了多输入变换器在不同端口间的耦合特性研究，为电力电子系统的建模与仿真提供了有力工具。
解读: 该研究提出的多输入变换器建模与耦合分析方法，对阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack）及光储一体化产品具有重要参考价值。在多端口储能变流器（PCS）设计中，各输入源（如光伏与电池）之间的功率耦合会影响系统的动态响应与稳定性。通过引入SPICE等效电路分析，研发团队可以更高效...
一种基于神经网络的SPICE环境电热器件交互仿真方法
A Neural Network Based Approach to Simulate Electrothermal Device Interaction in SPICE Environment
Diego Chiozzi · Mirko Bernardoni · Nicola Delmonte · Paolo Cova · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年5月
本文提出了一种基于神经网络（NN）的电力电子器件电热交互仿真建模方法。该方法利用神经网络处理电力电子器件复杂的非线性及温度相关特性，并特别适用于电气仿真软件（如SPICE）的集成，有效提升了电热耦合仿真的效率与精度。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线（如组串式/集中式光伏逆变器、PowerTitan储能系统）具有极高价值。在功率密度不断提升的趋势下，IGBT/SiC模块的热管理是影响系统可靠性的关键。该方法通过神经网络实现电热耦合仿真，可显著缩短研发周期，提升对功率模块在极端工况下热应力的预测精度。建议研发团队将其引...
考虑非线性结电容的改进型碳化硅功率MOSFET模型
Improved SiC Power MOSFET Model Considering Nonlinear Junction Capacitances
Zhuolin Duan · Tao Fan · Xuhui Wen · Dong Zhang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年3月
碳化硅（SiC）功率MOSFET因其高功率和高频特性被广泛应用于电力电子变换器。为在设计阶段有效预测其性能，本文提出了一种基于SPICE语言的简单且有效的改进型SiC MOSFET行为模型，重点解决了非线性结电容对器件开关特性的影响。
解读: 该研究对阳光电源的核心业务至关重要。随着公司组串式逆变器和PowerTitan系列储能变流器向更高功率密度和更高开关频率演进，SiC器件的应用已成为提升效率的关键。该改进模型能更精确地模拟SiC器件在复杂工况下的开关损耗与电磁干扰（EMI）特性，有助于研发团队在设计阶段优化驱动电路与PCB布局，从而...
用于DC-DC变换器快速分析的二极管-IGBT开关电热平均模型
Electrothermal Averaged Model of a Diode–IGBT Switch for a Fast Analysis of DC–DC Converters
Pawel Gorecki · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年11月
本文提出了一种用于DC-DC变换器建模的二极管-IGBT开关电热模型。该模型以SPICE子电路形式构建，能够同时计算变换器的电气特性及半导体器件的结温，为电力电子系统的设计与热管理提供了高效的仿真手段。
解读: 该电热模型对阳光电源的核心产品线（如组串式/集中式光伏逆变器、PowerTitan储能变流器及电动汽车充电桩）具有极高的应用价值。在这些产品中，DC-DC变换级是实现功率转换的关键，而IGBT的结温直接决定了系统的可靠性与寿命。通过引入该快速电热模型，研发团队可在设计阶段更精准地评估功率模块的热应力...
面向SPICE的IGBT非线性紧凑热模型
Nonlinear Compact Thermal Model of the IGBT Dedicated to SPICE
Krzysztof Górecki · Paweł Górecki · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年12月
本文探讨了利用非线性紧凑热模型对IGBT热特性进行建模的问题。该模型采用电网络形式，充分考虑了晶体管内部温度对散热效率的影响，并提出了相应的模型构建与参数估计方法。
解读: 该研究对于阳光电源的核心产品线（如组串式/集中式光伏逆变器、PowerTitan/PowerStack储能变流器）具有极高的应用价值。IGBT作为功率变换的核心器件，其热管理直接决定了设备的功率密度与可靠性。通过在SPICE仿真中引入非线性热模型，研发团队能更精确地预测IGBT在极端工况下的结温波动...
考虑电感热效应的单电感DC-DC变换器建模
Modeling Single Inductor DC–DC Converters With Thermal Phenomena in the Inductor Taken Into Account
Kalina Detka · Krzysztof Gorecki · Janusz Zarebski · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年9月
本文提出了一种考虑电感热效应的单电感DC-DC变换器建模方法。文中构建了适用于SPICE仿真的电感及半导体器件电热模型，并对采用不同磁芯材料的Buck和Boost变换器进行了电热特性分析。
解读: 该研究对阳光电源的核心产品线具有重要指导意义。在组串式光伏逆变器（如SG系列）和储能变流器（如ST系列、PowerTitan）中，电感是关键磁性元件，其热特性直接影响变换效率与系统可靠性。通过引入电热耦合模型，研发团队可在设计阶段更精准地预测电感在极端工况下的温升，优化磁芯材料选型与散热设计，从而提...
非均匀磁场下铁氧体瞬态磁芯损耗的SPICE仿真
Transient Core-Loss Simulation for Ferrites With Nonuniform Field in SPICE
Han Cui · Khai D. T. Ngo · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年1月
本文提出了一种在LTspice中进行磁芯损耗仿真的子电路建模方法。该模型实现了有限元分析（FEA）瞬态求解器中使用的动态磁芯损耗模型，从而在时域内为铁氧体材料提供等效仿真结果。通过应用“擦除规则”（wipe-out rule），该方法能够准确模拟瞬态过程中的磁芯损耗。
解读: 该研究对于阳光电源的核心电力电子产品（如组串式/集中式光伏逆变器、PowerTitan/PowerStack储能变流器）具有重要价值。在这些产品的高频磁性元件设计中，精确的磁芯损耗建模是提升整机效率和热设计的关键。通过将FEA级别的动态损耗模型引入SPICE仿真，研发团队可以在设计阶段更准确地预测磁...
考虑磁滞磁特性的电感Cauer等效电路SPICE仿真研究
Cauer-Equivalent Circuit for Inductors Considering Hysteresis Magnetic Properties for SPICE Simulation
Yuki Sato · Kenji Kawano · Dongbin Hou · Jeffrey Morroni 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年9月
本文提出了一种合成电感Cauer等效电路的新方法，能够表征磁滞、涡流、异常铁损、直流及交流绕组损耗以及电感特性。该模型仅需正弦激励下的电感损耗测量数据即可合成SPICE损耗模型，可用于评估任意激励下的损耗。
解读: 该研究对于提升阳光电源在光伏逆变器（如组串式、集中式）及储能变流器（如PowerTitan、ST系列）中的磁性元件设计精度具有重要意义。通过更精确的SPICE损耗建模，研发团队可以在仿真阶段更准确地评估电感在复杂工况下的发热与效率，从而优化磁性元件的选型与散热设计。这不仅有助于提升整机效率，还能通过...
一种使用SPICE对复杂磁性元件进行建模的系统化方法：在可变电感中的应用
A Systematic Approach to Modeling Complex Magnetic Devices Using SPICE: Application to Variable Inductors
J. Marcos Alonso · Gilberto Martinez · Marina Perdigao · Marcelo Rafael Cosetin 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年11月
本文提出了一种基于磁阻等效电路的SPICE建模方法，用于复杂磁性元件的仿真。该方法使用户能够在任意运行条件下研究磁性结构的磁学和电学行为，涵盖了恒定磁阻和可变磁阻等关键建模要素，为电力电子变换器中的磁性元件设计提供了高效的仿真手段。
解读: 磁性元件（电感、变压器）是阳光电源光伏逆变器及储能PCS的核心功率部件，其损耗和温升直接影响整机效率与可靠性。该文提出的SPICE磁阻建模方法，能够有效提升研发阶段对复杂磁性结构（如高频变压器、电感）的仿真精度，减少物理样机迭代次数。建议研发团队将其应用于PowerTitan等大功率储能变流器及组串...
一种结合表面复合效应的SiC BJT改进SPICE模型
An Improved SPICE Model of SiC BJT Incorporating Surface Recombination Effect
Jun Wang · Shiwei Liang · Linfeng Deng · Xin Yin 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年7月
SiC双极结型晶体管（BJT）是SiC MOSFET的重要替代方案。为推动其在电力电子领域的应用，建立精确的SPICE模型至关重要。本文针对SiC BJT在高电流和高温下电流增益显著下降的问题，重点研究了表面复合效应对器件性能的影响，并提出了一种改进的SPICE建模方法。
解读: SiC BJT作为宽禁带半导体器件，在高压、高温及高频应用中具有独特优势。对于阳光电源而言，该研究有助于提升组串式逆变器及PowerTitan系列储能变流器（PCS）的功率密度与效率。通过引入表面复合效应的精确SPICE模型，研发团队可在仿真阶段更准确地预测SiC器件在极端工况下的热特性与电流增益衰...
考虑自热效应的逆导型IGBT精确SPICE建模
Accurate SPICE Modeling of Reverse-Conducting IGBTs Including Self-Heating Effects
Michele Riccio · Giuseppe De Falco · Paolo Mirone · Luca Maresca 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年4月
本文提出了一种考虑自热效应的逆导型IGBT（RC-IGBT）温度相关紧凑SPICE模型。该模型基于准二维方法，通过将IGBT和p-i-n二极管子电路有机结合，有效模拟了器件内部的相互作用，为电力电子器件的精确仿真提供了物理基础。
解读: 该研究对于阳光电源的核心产品线（如组串式/集中式光伏逆变器、PowerTitan/PowerStack储能变流器）具有极高的应用价值。RC-IGBT作为高功率密度变换器的关键器件，其热特性直接影响系统的可靠性与效率。通过引入该精确SPICE模型，研发团队可在设计阶段更精准地进行多物理场仿真，优化散热...
基于物理的p-GaN HEMT动态导通电阻SPICE建模
Physics-Based SPICE Modeling of Dynamic on-state Resistance of p-GaN HEMTs
Sheng Li · Yanfeng Ma · Chi Zhang · Weihao Lu 等12人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年7月
本文提出了一种针对p-GaN HEMT动态导通电阻（Ron,dy）的物理SPICE建模方法。通过引入随时间变化的电子迁移率模型（Δμeff），准确描述了Ron,dy的连续变化特性，并结合激活能和电压加速因子等物理参数，为宽禁带半导体器件的动态特性仿真提供了有效工具。
解读: 随着光伏逆变器和储能系统向高功率密度、高开关频率方向发展，GaN器件的应用潜力巨大。该研究提出的动态导通电阻建模方法，能够更精准地评估p-GaN HEMT在实际工况下的损耗，对于阳光电源优化组串式逆变器及户用储能系统中的功率模块设计至关重要。建议研发团队将其引入仿真平台，以提升高频变换器效率预测的准...
将动态阈值电压纳入肖特基型p-GaN栅极功率HEMT的SPICE模型
Incorporating the Dynamic Threshold Voltage Into the SPICE Model of Schottky-Type p-GaN Gate Power HEMTs
Han Xu · Jin Wei · Ruiliang Xie · Zheyang Zheng 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年5月
本文研究了增强型肖特基型p-GaN栅极HEMT的阈值电压（VTH）对漏极偏置的依赖性。研究发现，器件从高漏压关断状态切换至导通状态时，所需的栅极电压高于静态特性预期。文章揭示了这种动态VTH现象的物理机制，并将其纳入SPICE模型以提高仿真精度。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化储能产品中对高功率密度要求的提升，GaN器件的应用前景广阔。该研究提出的动态阈值电压SPICE模型，能够显著提升电路仿真在宽禁带半导体应用中的准确性，避免因模型偏差导致的驱动电路设计失效。建议研发团队在开发下一代高频、高效率组串式逆变器及微型逆变器时，引入该动态模...
基于物理的斜角场板GaN HEMT SPICE模型
Physics-Based SPICE Model of Slant Field Plate GaN HEMTs
Md Hasnain Ansari · Avinash Lahgere · Sheikh Aamir Ahsan · Yogesh Singh Chauhan · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年7月
本文介绍了一种基于ASM - HEMT框架实现的、适用于带有倾斜场板（FP）的氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMT）的SPICE兼容紧凑模型。倾斜场板的几何形状对于优化电场分布和击穿性能至关重要，该模型将其近似为多级栅场板结构。研究表明，使用普通栅场板的传统高电子迁移率晶体管模型无法准确描述这些器件的电容特性。为克服这一局限性，在ASM - HEMT框架内开发了一种新的建模方法。该方法在保证计算效率的同时，确保了对器件行为的准确模拟。通过与TCAD仿真和实验数据进行验证，该模型在脉冲电流 ...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对斜场板GaN HEMT器件的SPICE物理模型研究具有重要的战略价值。GaN功率器件凭借其高频、高效、高功率密度特性，正成为光伏逆变器和储能变流器等核心产品的关键技术方向。 该模型的核心创新在于准确刻画斜场板结构对器件电容特性和击穿性能的影响。对于阳光电源而言，这...
一种面向电路设计的β-Ga2O3肖特基势垒二极管
SBD）基于物理的SPICE紧凑模型：通过交流整流特性建模的验证
Shivendra Kumar Singh · Bich-Ngoc Chu · Ka Hou Lam · Ming-Yueh Huang 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年11月
本文提出了一种基于物理的全面紧凑模型，用于β - 氧化镓（Ga₂O₃）肖特基势垒二极管（SBD），该模型专为电路仿真而设计，并通过Verilog - A代码与基于SPICE的仿真器兼容。该模型在考虑高电平注入和电流相关串联电阻的同时，能够捕捉与温度相关的特性以及反向恢复效应。该模型已针对我们自行制作的直径为100μm和250μm的肖特基势垒二极管的直流特性进行了验证。该模型还能准确模拟直径为250μm的肖特基势垒二极管在100 Hz至1 MHz频率范围内、峰 - 峰值为10 V和20 V的正弦输...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项β-Ga₂O₃肖特基二极管（SBD）的SPICE紧凑模型研究具有重要的战略参考价值。氧化镓作为第四代超宽禁带半导体材料，其理论击穿场强达8 MV/cm，远超碳化硅和氮化镓，这为我们在高压大功率应用场景中实现更高功率密度和效率提供了新的技术路径。 在光伏逆变器和储能变流...
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