STPOWER Studio 4.0：助力高效功率系统设计的新工具

近日，意法半导体（ST）正式推出了STPOWER Studio 4.0，这款强大的仿真工具支持三种新的拓扑结构——单相全桥、单相半桥以及三相三电平T型中点箝位（T-NPC），进一步扩展了其应用范围。此前，该工具主要应用于电机驱动器和光伏逆变器的三相两电平拓扑结构，而此次更新使其能够覆盖更多应用场景。

提升可靠性与功能丰富性

ST对STPOWER Studio的底层架构进行了更新，并将其应用于网络，提升了工具的可靠性和稳定性，为进一步开发奠定了良好基础。ST将在现有平台上持续拓展，使STPOWER Studio的功能更加丰富多样，帮助工程师设计出更全面的功率级产品。作为eDesignSuite的重要组件，STPOWER Studio主要用于热电仿真领域，其最新版本在HTML5技术的支持下，用户界面得到了显著优化，仿真能力也大幅提升。

动态结温调整确保精准仿真

STPOWER Studio的一项独特优势在于其能够在仿真过程中依据实时结温动态调整功率损耗，从而精准地模拟实际使用场景。相比之下，业内一些同类仿真工具仍然沿用固定的结温数值，这种方式极易造成功率损耗的估算偏差。通过动态结温调整，STPOWER Studio有效避免了这些问题，确保用户获得更贴合实际的准确结果。

当关闭稳态模式后，STPOWER Studio每步仿真时长最长可达数百秒，这为工程师们提供了充裕的时间，以便细致观察功率系统从启动到逐渐稳定的全过程。此外，工程师们还能利用该工具进行有散热器和无散热器两种情况下的仿真分析，借此对设备的外形尺寸和散热需求进行精准预估。

简便的操作流程

使用STPOWER Studio时，操作十分简便。用户只需选定ST的相关器件，如ACEPACK或SLLIMM，再挑选设计中会用到的具体组件即可。进入“设置”选项，设计人员便能根据实际需求调整栅极电阻值以及部分热性能参数。最后，在“I/O”板块，用户可以通过定义输出功率、电流水平等不同步长值，灵活调整任务曲线，以满足多样化的设计要求。

假设一位工程师正在为工业应用设计大型电机驱动器、光伏转换器逆变器，或暖通空调系统。在这个设计场景里，电机需要用到650V的直流母线电压以及10A的均方根相电流。如果工程师想进行快速仿真，只需开启稳态模式，就能分析系统达到热稳态后的性能表现。若要进行更细致的分析，关闭稳态模式后，便能自行设置仿真步骤的时长。这种更精细的分析虽然对服务器算力要求更高，但生成结果所需的时间仅为原来的十分之一，大幅提升了分析效率。

新拓扑结构的应用

新版STPOWER Studio支持三项全新的拓扑结构。其中，单相全桥拓扑适用于单相光伏转换器和不间断电源。随着可再生能源在住宅和建筑领域的广泛应用，将太阳能存储于电池中的需求日益增长。ST致力于帮助工程师更高效地测试设计方案，以大幅缩短产品上市周期。同样，对于从事不间断电源设计的工程师而言，采用STPOWER器件后，他们能够快速看到设计成品的实际效果，有效提升设计效率。

单相半桥拓扑在小型太阳能逆变器或电机驱动器的DC-AC转换中也很常见。工程师在设计单相转三相转换器时，也会组合使用单相半桥拓扑结构。尽管目前该仿真器仅用于DC-AC系统，但ST正在评估对DC-DC应用的支持。

如今，三相三电平T型中点箝位（T-NPC）拓扑结构日益受到青睐。其原理是借助一种特殊机制，将输入电压箝位在中点位置，从而降低开关损耗，有效提升整体效率。在该结构下，每个开关仅需承受一半的输入电压，大大减少了开关损耗。这种创新方式能够为高功率系统带来显著优势，光伏逆变器、功率因数逆变器及电机驱动器等都能从中受益。此外，采用三相三电平T型中点箝位（T-NPC）拓扑结构，还能让系统整体设计尺寸更小巧、更紧凑。

总结

STPOWER Studio 4.0的推出标志着意法半导体在功率系统设计工具领域的又一次重大进步。通过支持多种新的拓扑结构、提升仿真精度和效率，以及简化操作流程，这款工具不仅能够更好地满足工程师的需求，还能够帮助他们在更短的时间内完成高质量的设计任务。无论是新能源应用还是工业自动化，STPOWER Studio都将为工程师提供强有力的支持，推动行业的持续创新和发展。未来，随着ST不断优化和完善这一工具，我们期待它能在更多的应用场景中发挥重要作用。

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