Layout to circuit extraction for three-dimensional thermal-electrical circuit simulation of device structures

In this paper, a method is proposed for extraction of coupled networks from layout information for simulation of electrothermal device behavior. The networks represent a three-dimensional (3-D) device structure with circuit elements. The electrical and thermal characteristics of this circuit representation are calculated with a circuit simulator. Spatial potential distributions, current flows, and temperature distributions in the device structure are calculated on the spatial coordinates. This simulation method can be placed between device simulation and (conventional) circuit simulation. It has been implemented in a circuit simulator and is demonstrated for simulation of self-heating in a bipolar low frequency power transistor. The main advantage of this simulation method is that not only the 3-D thermal behavior of the whole chip is simulated, but that this is also directly coupled to the electrical device behavior by means of the power dissipation and temperature distribution in the device. This offers the possibility for the circuit designer to simulate 3-D, coupled, thermal-electrical problems with a circuit simulator. As an example, the influence of the emitter contacting on the internal temperature and current distribution of a BJT is investigate

Integration of magnetic amplifier switch model into computer aided design for power converters

Зазвичай у джерелах вторинного електроживлення (ДВЕЖ) комутаційну та регулюючу функції виконують напівпровідникові компоненти. Однак вони не можуть забезпечити високу якість вихідних характеристик у багатоканальних джерелах живлення та в ДВЕЖ із високим рівнем струму навантаження. В таких випадках як силові ключі використовують високочастотні магнітні підсилювачі (ВМП) на основі аморфних магнітом’яких сплавів з прямокутною петлею гістерезису. Розроблення перетворювачів електроенергії на основі ВМП не є повністю автоматизованим. ВМП є магнітним компонентом з нелінійними властивостями. Системи автоматизованого проектування (САПР) для комп’ютерного імітаційного моделювання електричних кіл не призначені для розрахунків магнітних полів та працюють з дискретними електричними компонентами. Існує проблема інтеграції моделі компонента з магнітним гістерезисом у бібліотеку моделей САПР. Крім того, досить складно оцінити оптимальні параметри такого компонента. У статті запропоновано нову математичну модель силового ключа на основі ВМП, що ґрунтується на функції, яку можна генерувати з допомогою цифрових технологій. Досліджено цифровий генератор синуса, що складається з цифрових дискретних компнентів для моделювання силового ключа на основі ВМП. Запропоновану математичну модель силового ключа на основі ВМП інтегровано у САПР. Проведено комп’ютерне імітаційне моделювання електричного кола, що містить ВМП. Розраховано абсолютну похибку та середньоквадратичне відхилення моделі процесів перемагнічення ВМП у порівнянні з експериментально отриманими даними. Така часткова автоматизація процесу розроблення високочастотних перетворювачів електроенергії на основі ВМП суттєво зменшить його складність, тривалість і вартість, а також сприятиме розвиткові нових схемотехнічних рішень.The designing of electrical power converters based on Magnetic Amplifier (MagAmp) switches is not fully automated. MagAmp is a magnetic component with nonlinear properties. Computer aided design (CAD) programmes are built to simulate electric circuits without electromagnetic field with distributed components. There is a problem of integration of a model of a component with magnetic hysteresis into the set of CAD models. In addition, estimation of the optimal parameters of such a component is rather complicated. The article proposes a new model of MagAmp switch which is based on a function that can be generated using digital technology. The digital generator of sinusoidal signals, consisting of discrete digital components for modeling the MagAmp switch, is investigated. Integration of the model into CAD programme and simulation of the electric circuit, which includes MagAmp switch, are obtained. Partial automation will reduce complexity, duration and cost of the design procedure, and will enhance the development of power converters

Neuro-memristive Circuits for Edge Computing: A review

The volume, veracity, variability, and velocity of data produced from the ever-increasing network of sensors connected to Internet pose challenges for power management, scalability, and sustainability of cloud computing infrastructure. Increasing the data processing capability of edge computing devices at lower power requirements can reduce several overheads for cloud computing solutions. This paper provides the review of neuromorphic CMOS-memristive architectures that can be integrated into edge computing devices. We discuss why the neuromorphic architectures are useful for edge devices and show the advantages, drawbacks and open problems in the field of neuro-memristive circuits for edge computing