[發(fā)明專利]一種用于功率晶體管大信號建模的神經(jīng)網(wǎng)絡空間映射方法

在審

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• 申請日: 2020-08-19
• 公開（公告）號: CN111967186A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發(fā)明（設計）人: 朱琳;趙堅;李梅;龐毅;袁文聰
• 申請（專利權(quán)）人: 天津城建大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06F30/30;G06N3/04
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 呂志英

1.一種用于功率晶體管大信號建模的神經(jīng)網(wǎng)絡空間映射方法，包括下列步驟：

步驟1，根據(jù)待建模功率晶體管的類型選擇電熱粗模型：所選的電熱粗模型同時具備模型精度僅粗略表征功率晶體管的自熱效應、室溫效應及非線性特性和其特性與待建模功率晶體管相近的兩個重要特征；

步驟2，初始化動態(tài)映射神經(jīng)網(wǎng)絡：調(diào)整動態(tài)映射神經(jīng)網(wǎng)絡的權(quán)重w，使該網(wǎng)絡輸出在待建模功率晶體管的整個工作范圍內(nèi)與該網(wǎng)絡對應輸入相等；

步驟3，假設初始化后的映射神經(jīng)網(wǎng)絡權(quán)重為w₀，將基于步驟1所述電熱粗模型和步驟2所述初始化后的動態(tài)映射神經(jīng)網(wǎng)絡建立的模型命名為動態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡空間映射電熱初模型，在基于神經(jīng)網(wǎng)絡的建模、優(yōu)化軟件中分別建立動態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡空間映射電熱初模型的直流仿真模型、小信號仿真模型和大信號仿真模型；

步驟4，采用待建模功率晶體管在不同室溫下的脈沖、非脈沖直流、小信號S參數(shù)和大信號HB測量數(shù)據(jù)在基于神經(jīng)網(wǎng)絡的建模、優(yōu)化軟件中同時訓練步驟3的直流仿真模型、小信號仿真模型和大信號仿真模型，獲得動態(tài)映射神經(jīng)網(wǎng)絡的最終權(quán)重w₁；

步驟5，根據(jù)步驟4所述動態(tài)映射神經(jīng)網(wǎng)絡的最終權(quán)重w₁和動態(tài)映射神經(jīng)網(wǎng)絡表達式在商用電路仿真軟件中建立動態(tài)映射神經(jīng)網(wǎng)絡；

步驟6，根據(jù)步驟1所述電熱粗模型和步驟5所述動態(tài)映射神經(jīng)網(wǎng)絡，在商用電路仿真軟件中建立動態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡空間映射電熱模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于功率晶體管大信號建模的神經(jīng)網(wǎng)絡空間映射方法，其特征在于，步驟2中所述初始化動態(tài)映射神經(jīng)網(wǎng)絡是訓練動態(tài)映射神經(jīng)網(wǎng)絡權(quán)重w使

其中，f_ANN1、f_ANN2和f_ANN3為動態(tài)映射神經(jīng)網(wǎng)絡f_ANN的三個輸出神經(jīng)元，即f_ANN＝[f_ANN1,f_ANN2,f_ANN3]^T，w為f_ANN的所有權(quán)重組成的向量，p和P分別為動態(tài)動態(tài)映射神經(jīng)網(wǎng)絡初始化訓練數(shù)據(jù)的序號和總集合，v_f1、v_f2和T_af為動態(tài)映射神經(jīng)網(wǎng)絡的三個輸入，分別表征模型的柵電壓、漏電壓和室溫輸入，v_c1、v_c2和T_ac為動態(tài)映射神經(jīng)網(wǎng)絡的三個輸出，分別表征電熱粗模型的柵電壓、漏電壓和室溫輸入，動態(tài)映射神經(jīng)網(wǎng)絡初始化訓練數(shù)據(jù)可以采用網(wǎng)格的形式遍歷器件的整個工作范圍獲得。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于功率晶體管大信號建模的神經(jīng)網(wǎng)絡空間映射方法，其特征在于，步驟3中，假設采用時滯神經(jīng)網(wǎng)絡作為動態(tài)映射神經(jīng)網(wǎng)絡，令粗模型中的柵、漏直流電壓分別設V_c1,DC和V_c2,DC，令粗模型中的柵、漏直流電流設為I_c,DC＝[I_c1,DC,I_c2,DC]^T，令時滯神經(jīng)網(wǎng)絡中柵、漏電壓延遲單元數(shù)相等且均設為N_d。直流仿真情況下，時滯神經(jīng)網(wǎng)絡中當前的電壓信號和歷史電壓信號相等，設為V_f,DC＝＝[V_f1,DC,V_f2,DC]^T，則所述動態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡空間映射電熱初模型在室溫T_af＝T_a的直流仿真模型的解析表達式為：

其中，

其中，w₀為經(jīng)初始化后f_ANN＝[f_ANN1,f_ANN2,f_ANN3]^T的所有權(quán)重組成的向量，R_th為電熱粗模型中的熱電阻，當不考慮自熱效應時，R_th設置為0，當考慮自熱效應時，R_th≠0，*表征電熱粗模型中的其他電路參數(shù)。