導(dǎo)語：在新能源汽車、eVTOL電機驅(qū)動、高端電源系統(tǒng)等高功率、高效率應(yīng)用領(lǐng)域，SiC功率半導(dǎo)體正憑借其卓越的性能逐漸成為主流選擇，如國外的英飛凌、Danfoss、羅姆、意法半導(dǎo)體，國產(chǎn)化的斯達(dá)、比亞迪、中車、士蘭微、致瞻等，都有在不斷推動技術(shù)創(chuàng)新，為市場提供了多款高性能產(chǎn)品。

為了更好地理解SIC功率模塊、熟悉其在實際應(yīng)用中方法和關(guān)鍵點，我基于Danfoss 1200v SiC為對象，以規(guī)格書為邏輯主線，將對其所涉及的關(guān)鍵技術(shù)特征和參數(shù)從應(yīng)用的角度進(jìn)行解釋，本次是第一次發(fā)布，v1.0版本。圖片來源：Danfoss

文章整體結(jié)構(gòu)分為上、中、下三篇，共7個章節(jié)，全面覆蓋模塊基本信息、極限參數(shù)、電氣特性、熱性能、機械特性、特征曲線與計算公式，以及應(yīng)用注意事項等關(guān)鍵內(nèi)容。希望有所幫助！

圖片來源：SysPro系統(tǒng)工程智庫

目錄

上篇：1. 模塊基本信息、2. 極限/標(biāo)稱參數(shù)

01 規(guī)格書內(nèi)容結(jié)構(gòu)說明與應(yīng)用指南介紹

1.1 規(guī)格書的7個部分

1.2 SiC關(guān)鍵特征參數(shù)應(yīng)用說明

02 模塊基本信息

2.1 規(guī)格書首頁基本介紹

2.2 Danfoss SiC模塊命名規(guī)則

03絕對最大標(biāo)稱參數(shù)應(yīng)用詳解

3.1 SiC MOSFET T1,T2相關(guān)參數(shù)(知識星球發(fā)布)

3.1.1 漏源極電壓（V_DS）

3.1.2 漏極電流（I_D）、源極電流（I_S）

3.1.3 柵源極電壓（V_GS）

3.1.4 結(jié)溫（T_j）與工作溫度（T_j,op）

3.2 PT1000 R相關(guān)參數(shù)(知識星球發(fā)布)

3.2.1 工作溫度（T_op）

3.3 外殼/模塊相關(guān)參數(shù)(知識星球發(fā)布)

3.3.1 均方根電流（I_t(RMS)）

3.3.2 存儲溫度（T_j,stg）

3.3.3 隔離測試電壓（V_isol）

3.3.4 爬電距離與電氣間隙

3.3.5 模塊雜散電感（L_σ）

3.3.6 模塊引腳電阻（R_module）

中篇：3. 電氣特性參數(shù)、4. 熱特征參數(shù)、6. 機械特性參數(shù)

04 SiC電氣特征參數(shù)應(yīng)用解讀

4.1 SiC MOSFET T1、T2 相關(guān)參數(shù)(知識星球發(fā)布)

4.1.1 漏源極導(dǎo)通狀態(tài)電阻（R_DS(on)）

4.1.2 柵極零電壓漏電流（I_DSS）

4.1.3 柵源極漏電流（I_GSS）

4.1.4 柵極閾值電壓（V_GS(th)）

4.1.5 內(nèi)部柵極電阻（R_G）

4.1.6 輸入電容（C_iss）、輸出電容（C_oss）、反向轉(zhuǎn)移電容（C_rss）

4.1.7 反向二極管正向電壓（V_SD）

4.1.8 結(jié)到流體熱阻（Rth (JF)）

4.2 PT1000 R 相關(guān)參數(shù)(知識星球發(fā)布)

4.2.2 標(biāo)稱電阻（R）

4.2.3 溫度系數(shù)（TC_R）

4.2.4 自熱效應(yīng)（T_SH）

05 SiC機械特征參數(shù)應(yīng)用解讀(知識星球發(fā)布)

5.1 安裝扭矩（M）

5.2 端子連接扭矩（M）

5.3 重量（m）

5.4 相對漏電起痕指數(shù)（CTI）

5.5 基板厚度、絕緣層厚度（原文此處仍標(biāo)為 5.4）

下篇：6. 特征曲線與計算公式、7. 應(yīng)用注意事項

06 特征曲線與關(guān)鍵的幾個應(yīng)用公式(知識星球發(fā)布)

6.1 開關(guān)特性曲線（結(jié)合 MOSFET 工作原理）

6.2 VDS-ID 特性曲線

6.3 VGS-ID 特性曲線

6.4 反向偏置安全工作區(qū)（RBSOA）曲線

6.5 短路特性曲線

6.6 壓力降曲線

6.7 間隙對熱阻和壓力降影響曲線

07 計算公式深度解讀(知識星球發(fā)布)

7.1 漏極電流計算公式

7.2 流體溫度計算公式

7.3 最大漏源電壓計算公式

7.4 模塊引線電阻計算公式

7.5 模塊柵極電阻計算公式

7.6 系統(tǒng)雜散電感計算公式

7.7 模塊雜散電感計算公式

7.8 反向偏置安全工作區(qū)電壓計算公式

7.9 考慮系統(tǒng)雜散電感的反向偏置安全工作區(qū)電壓計算公式

08 SiC特征參數(shù)應(yīng)用中需要注意的幾個關(guān)鍵點(知識星球發(fā)布)

8.1 電氣操作注意事項

8.2 熱管理注意事項

8.3 機械安裝注意事項

8.4 可靠性與維護注意事項

09 結(jié)語

注: 本篇為節(jié)選，完整內(nèi)容會在知識星球發(fā)布

01規(guī)格書內(nèi)容結(jié)構(gòu)說明與應(yīng)用指南介紹1.1 規(guī)格書的7個部分

我們以Danfoss SiC DCM1000x 功率模塊規(guī)格書為例。先看看規(guī)格書的整體結(jié)構(gòu)，無論是哪家的，規(guī)格書都可以總結(jié)為以下七大部分內(nèi)容：

1. 模塊基本信息

主要為了展示模塊型號、關(guān)鍵特征、封裝形式、電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、電流電壓等關(guān)鍵信息。

如 DP600B1200T105603，能直觀反映模塊特性，“1200” 代表標(biāo)稱電壓，“600” 為最大直流電流。幫助我們完成初步篩選，以適配應(yīng)用需求的模塊。

圖片來源：Danfoss

2. 極限標(biāo)稱參數(shù)

詳細(xì)列出漏源電壓、漏極電流、柵源電壓等參數(shù)極限值。如漏源電壓 1200V，結(jié)溫 175°C 時漏極電流 600A。遵守這些值是確保模塊安全運行、防止損壞的基礎(chǔ)，在電路設(shè)計時用于設(shè)定電壓、電流邊界條件。

圖片來源：Danfoss

3. 電氣特性參數(shù)

涵蓋漏源導(dǎo)通電阻、零柵壓漏極電流、柵源泄漏電流等。像漏源導(dǎo)通電阻 2.13mΩ（VGS = 15V，Tj = 25°C），決定導(dǎo)通損耗，對計算系統(tǒng)效率、評估模塊性能至關(guān)重要，是電路性能優(yōu)化的關(guān)鍵依據(jù)。

圖片來源：Danfoss

4. 熱性能參數(shù)

結(jié)到流體熱阻、存儲溫度等參數(shù)在此部分呈現(xiàn)。結(jié)到流體熱阻 100K/kW，關(guān)聯(lián)模塊散熱能力，是散熱系統(tǒng)設(shè)計的核心參數(shù)，關(guān)系到模塊在不同工況下的結(jié)溫控制與可靠性。

圖片來源：Danfoss

圖片來源：Danfoss

5. 機械特性參數(shù)

包含安裝扭矩、重量、相對漏電起痕指數(shù)等。安裝扭矩規(guī)定了模塊安裝時的擰緊力矩，影響模塊與散熱器接觸熱阻；相對漏電起痕指數(shù)反映絕緣材料抗漏電起痕性能，保障電氣安全，在模塊安裝和系統(tǒng)絕緣設(shè)計時不可或缺。

圖片來源：Danfoss

6. 特征曲線與計算公式

有開關(guān)特性曲線、反向偏置安全工作區(qū)、短路特性等曲線、熱特性曲線及相關(guān)計算公式。反向偏置安全工作區(qū)曲線界定模塊安全關(guān)斷的電壓電流范圍，計算公式用于精確計算電氣參數(shù)，為復(fù)雜電路設(shè)計和性能分析提供量化工具。

圖片來源：Danfoss

7. 應(yīng)用注意事項

從電氣操作、熱管理、機械安裝到可靠性維護，提供全面指導(dǎo)。強調(diào)電氣操作中控制電壓、電流，熱管理中優(yōu)化散熱，確保模塊在實際應(yīng)用中穩(wěn)定、高效、可靠運行，降低故障風(fēng)險 。

圖片來源：Danfoss

1.2 SiC關(guān)鍵特征參數(shù)應(yīng)用說明

為了更好的理解SiC關(guān)鍵特征參數(shù)的應(yīng)用，提供全面、精確地參考指南，我計劃將本文分上、中、下三篇展開。

上篇：1. 模塊基本信息、2. 極限/標(biāo)稱參數(shù)。

模塊基本信息，放在最前面，目的是點明模塊型號、封裝形式等關(guān)鍵信息，如型號中的數(shù)字能直觀反映模塊特性，幫助我們初步篩選適配模塊；極限/標(biāo)稱參數(shù)值，詳細(xì)羅列漏源電壓等參數(shù)極限值，這是確保模塊安全運行、防止損壞的邊界條件，在電路設(shè)計中用于設(shè)定電壓、電流范圍。

中篇：3. 電氣特性參數(shù)、4. 熱特征參數(shù)、6. 機械特性參數(shù)。

電氣特性參數(shù)，涵蓋漏源導(dǎo)通電阻等，是計算系統(tǒng)效率、優(yōu)化電路性能的關(guān)鍵；熱性能參數(shù)，包含結(jié)到流體熱阻關(guān)聯(lián)模塊散熱能力；機械特性參數(shù)，則對模塊安裝和系統(tǒng)絕緣設(shè)計意義重大。

下篇：6. 特征曲線與計算公式、7. 應(yīng)用注意事項，為復(fù)雜電路設(shè)計和模塊實際應(yīng)用提供量化工具與全面指導(dǎo)。

下面我們逐一展開，看看具體內(nèi)容。

上篇

02模塊基本信息2.1 規(guī)格書首頁基本介紹

我們先看看規(guī)格書的首頁。模塊規(guī)格書的首頁，會提供該模塊最關(guān)鍵的參數(shù)信息：

在首頁抬頭處：清晰的標(biāo)注了模塊的具體型號、模塊的封裝種類、還有規(guī)格書的狀態(tài)。 在Statusof Datasheet，說明了數(shù)據(jù)類型，一共分為三類：

目標(biāo)數(shù)據(jù)(Target Data sheet)：代表工程樣品預(yù)期在最終產(chǎn)品中能達(dá)到的值，可用于初步的計算和估算，但不提供保證；

初步數(shù)據(jù)(Preliminary data sheet)：代表個別數(shù)據(jù)待定，可以理解成模塊已進(jìn)入量產(chǎn)階段；

在首頁的上半段，模塊的結(jié)構(gòu)示意圖、突出的特性等信息。我們可以看到，在“Features”部分，詳細(xì)列舉了該模塊的突出特性：

gen3 SiC MOSFETs：采用第三代 SiC Mosfets

ShowerPower3D cooling：獨特的3D 冷卻技術(shù)

Low stray inductance：低雜散電感設(shè)計

Molded package：模塑封裝

High power density：高功率密度

RoHS2 compliant：符合RoHS2環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)

圖片來源：Danfoss

在首頁中段，給出了模塊的引腳布局、內(nèi)部電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，有助于理解模塊內(nèi)部的電氣連接方式：可以看出明確了模塊的封裝種類，采用了先進(jìn)的molded package 封裝形式，芯片在模塊中的電路拓?fù)錇榘霕蚪Y(jié)構(gòu)，以及相關(guān)的管腳定義。

圖片來源：Danfoss

在首頁下半段，給出了模塊的條形碼追溯信息。如圖標(biāo)記信息為：DP600B1200T105603 Sample。那么，圖中Title中的模塊是如何命名的呢？這背后的規(guī)則是什么？

圖片來源：Danfoss

2.2 Danfoss SiC模塊命名規(guī)則

產(chǎn)品ID作為功率半導(dǎo)體的"身份證"，需要充分且合理的命名。DCM1000X SiC 功率模塊的命名規(guī)則具有明確的含義，通過產(chǎn)品型號可以直接識別出模塊的關(guān)鍵參數(shù)信息。以DP660B1200T105606為例進(jìn)行詳細(xì)解釋。

圖片來源：SysPro

其中，

DP：代表 Danfoss Power Module，即丹佛斯功率模塊

660：表示在最大允許的基板溫度下的直流電流值，該值可能會根據(jù)客戶要求或壽命原因有所變化。

B：為電路類型代碼字母，在該系列中，“B” 代表半橋（Half Bridge）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

1200：表示模塊的標(biāo)稱電壓，通常對應(yīng)模塊主要功能器件的阻斷電壓

T：為特殊代碼，在該系列中，“T” 代表模塊包含溫度傳感器

105606：為圖紙編號，用于內(nèi)部生產(chǎn)和技術(shù)管理標(biāo)識

通過這一命名規(guī)則，工程師能夠快速從模塊型號中獲取電路拓?fù)洹㈦妷旱燃?、電流能力、是否包含溫度傳感?/strong>等關(guān)鍵信息，為模塊的選型和應(yīng)用提供便利。|SysPro備注：不同器件廠商的器件命名大同小異，都討不了上述幾點產(chǎn)品屬性

圖片來源：Danfoss

03

絕對最大標(biāo)稱參數(shù)應(yīng)用詳解

下面我們看看SiC的關(guān)鍵極限標(biāo)稱參數(shù)，這部分在Danfoss規(guī)格書里稱為Absolute Maximum Rating。絕對最大標(biāo)稱值是模塊在正常a工作過程中不得超過的極限參數(shù)，直接關(guān)系到模塊的安全運行和使用壽命，是電路設(shè)計和應(yīng)用中必須嚴(yán)格遵守的重要指標(biāo)。

3.1 SiC MOSFET T1,T2相關(guān)參數(shù)

(知識星球發(fā)布)

以下是本小結(jié)需要解讀的特征參數(shù)：

圖片來源：Danfoss

3.1.1漏源極電壓（V_DS）

參數(shù)值：1200V

這是指的是：MOSFET的漏極（D級）和源極（S級）之間所能承受的最大阻斷電壓值。和之前我們介紹的IGBT的定義一致，這里代表的是模塊內(nèi)部芯片級的電壓承受能力，并非模塊功率端子上可以施加的最大電壓。在實際應(yīng)用中，必須確保加在D級和S級之間的電壓時刻都在V_DS允許的范圍內(nèi)。

圖片來源：SysPro系統(tǒng)工程智庫

3.1.2 漏極電流（I_D）、源極電流（I_S）

參數(shù)值：I_D為600A（在特定條件下，如結(jié)溫T_j = 175°C），I_S為600A

在這里，漏極電流（I_D）是指在規(guī)定的結(jié)溫條件下，SiC MOSFET 漏極能夠持續(xù)通過的最大電流值；源極電流（I_S）則是源極能夠持續(xù)通過的最大電流值，源極電流（I_S）與漏電流（I_D）共同構(gòu)成了MOSFET的電流通路。

圖片來源：MDPI

|SysPro備注，補充說明：

最大漏極電流基于模塊的總功耗、半導(dǎo)體的最高結(jié)溫Tj,max、流體溫度TF以及從結(jié)到流體的熱阻Rth(JF)。為了確定最大漏極電流，需要掌握描述冷卻條件的全面數(shù)據(jù)。

以下公式中，Tj,max是MOSFET結(jié)的最高允許溫度，Rth(JF)是基于整個開關(guān)函數(shù)T1或T2的平均結(jié)溫，即并聯(lián)的所有MOSFET的平均溫度。AQG 324將TF定義為入口和出口之間的平均冷卻劑溫度。要確定漏極電流，請參考以下通用公式：

注意：由于Vds,on取決于ID，因此必須使用迭代方法來確定最終值。Rth(JF)取決于冷卻器的幾何形狀和流速。因此，用戶必須通過監(jiān)測運行期間的模塊參數(shù)，確保功率模塊在規(guī)定的安全工作條件下運行。圖片來源：SysPro

3.1.3 柵源極電壓（V_GS）(知識星球發(fā)布)

柵源電壓（V_GS），是指加在 SiC MOSFET 柵極（G）和源極（S）之間的最大允許峰值電壓。在 DCM1000X 系列模塊中，該參數(shù)的范圍為 - 4...+15V。柵極就像模塊的"控制閥門"，柵源電壓的大小決定了 MOSFET 的導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)，而 VGS 則規(guī)定了這個 “閥門” 能夠承受的電壓極限。

例如...

此外，實際應(yīng)用中，要特別注意的是一個寄生開通現(xiàn)象。什么意思呢？...

圖片來源：Danfoss

|SysPro備注，相關(guān)閱讀可參考：

SiC功率半導(dǎo)體可靠性全面解析：失效的本質(zhì)、缺陷控制手段、失效率測試兩種方法

3.1.4 結(jié)溫（T_j）與工作溫度（T_j,op）(知識星球發(fā)布)...

圖片來源：Danfoss

3.2 PT1000 R相關(guān)參數(shù)

(知識星球發(fā)布)

...

圖片來源：Danfoss

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3.3 外殼/模塊相關(guān)參數(shù)

(知識星球發(fā)布)

以下是本小結(jié)需要解讀的特征參數(shù)：

圖片來源：Danfoss

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3.3.1 均方根電流（I_t(RMS)）(知識星球發(fā)布)...

3.3.2 存儲溫度（T_j,stg）(知識星球發(fā)布)...

3.3.3 隔離測試電壓（V_isol）(知識星球發(fā)布)...

圖片來源：Danfoss

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3.3.4 爬電距離與電氣間隙(知識星球發(fā)布)...

|SysPro備注，之前我們深度解析過這個話題，可參考：電氣間隙與爬電距離全面解析：定義指南、標(biāo)準(zhǔn)解讀、案例分析

3.3.5 模塊雜散電感（L_σ）(知識星球發(fā)布)...

|SysPro備注，相關(guān)閱讀，可參考：功率芯片PCB內(nèi)埋式封裝技術(shù) · 從概念到量產(chǎn)的全鏈路解析"三部曲"（匯總篇）

3.3.6 模塊引腳電阻（R_module）(知識星球發(fā)布)...

圖片來源：Danfoss

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中篇：3. 電氣特性參數(shù)、4. 熱特征參數(shù)、6. 機械特性參數(shù)

導(dǎo)語：電氣特性參數(shù)，涵蓋漏源導(dǎo)通電阻等，是計算系統(tǒng)效率、優(yōu)化電路性能的關(guān)鍵；熱性能參數(shù)，包含結(jié)到流體熱阻關(guān)聯(lián)模塊散熱能力；機械特性參數(shù)，則對模塊安裝和系統(tǒng)絕緣設(shè)計意義重大。

04

SiC電氣特征參數(shù)應(yīng)用解讀

4.1 SiC MOSFET T1,T2相關(guān)參數(shù)

(知識星球發(fā)布)

4.1.1 漏源極導(dǎo)通狀態(tài)電阻（R_DS(on)）

漏源導(dǎo)通電阻（RDS (on)），是指 SiC MOSFET 在導(dǎo)通狀態(tài)下漏極和源極之間的電阻：

在 DCM1000X 系列模塊中，當(dāng)柵源電壓（VGS）=15V，結(jié)溫為 25°C 時，典型值為 2.13mΩ，最大值為 2.75mΩ

在芯片級層面，當(dāng)漏極電流（ID）=784A，結(jié)溫為 175°C 時，典型值為 3.84mΩ。

圖片來源：Danfoss

RDS (on) 是衡量模塊導(dǎo)通損耗的關(guān)鍵參數(shù)。RDS (on) 越小，模塊的導(dǎo)通損耗越低，效率越高。該參數(shù)受結(jié)溫和柵源電壓的影響較大，結(jié)溫升高時，RDS (on) 會增大；柵源電壓越高（在一定范圍內(nèi)），RDS (on) 越小。

|SysPro備注：在實際應(yīng)用中，導(dǎo)通損耗是模塊總損耗的重要組成部分，尤其是在高頻應(yīng)用中。因此，選擇 RDS (on) 較小的模塊可以有效提高系統(tǒng)的效率。

同時，在計算模塊的導(dǎo)通損耗時，需要考慮結(jié)溫對 RDS (on) 的影響，通過查閱模塊的特性曲線或數(shù)據(jù)手冊中的溫度系數(shù)進(jìn)行修正。例如，在一個大電流輸出的應(yīng)用中，隨著模塊結(jié)溫的升高，RDS (on) 增大，導(dǎo)通損耗也會隨之增加，此時需要確保模塊的散熱系統(tǒng)能夠及時將熱量散發(fā)出去，避免結(jié)溫過高。

圖片來源：SysPro

4.1.2 柵極零電壓漏電流（I_DSS）...

4.1.3 柵源極漏電流（I_GSS）...

4.1.4 柵極閾值電壓（V_GS(th)）...

4.1.5 內(nèi)部柵極電阻（R_G）...

4.1.6 輸入電容（C_iss）、輸出電容（C_oss）、反向轉(zhuǎn)移電容（C_rss）...

圖片來源：SysPro

4.1.7 反向二極管正向電壓（V_SD）...

4.1.8 結(jié)到流體熱阻（Rth (JF)）...

圖片來源：Danfoss

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4.2 PT1000 R相關(guān)參數(shù)

(知識星球發(fā)布)

4.2.2 標(biāo)稱電阻（R）...

4.2.3 溫度系數(shù)（TC_R）...

4.2.4 自熱效應(yīng)（T_SH）...

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05

SiC機械特征參數(shù)應(yīng)用解讀

(知識星球發(fā)布)

5.1 安裝扭矩（M）...

5.2 端子連接扭矩（M）...

5.3 對比跟蹤指數(shù)（CTI）...

5.4 基板厚度、絕緣層厚度...

圖片來源：Danfoss

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下篇：6. 特征曲線與計算公式、7. 應(yīng)用注意事項

06

特征曲線與關(guān)鍵的幾個應(yīng)用公式

(知識星球發(fā)布)

6.1 開關(guān)特性曲線（結(jié)合MOSFET工作原理）...

6.2 VDS-ID特性曲線...

圖片來源：RHOM

6.3 VGS-ID特性曲線...

6.4 反向偏置安全工作區(qū)（RBSOA）曲線...

6.5 短路特性曲線...

6.6 壓力降曲線...

6.7 間隙對熱阻和壓力降影響曲線...

圖片來源：SysPro

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07

計算公式深度解讀

(知識星球發(fā)布)

7.1 漏極電流計算公式...

7.2 流體溫度計算公式...

7.3 最大漏源電壓計算公式...

圖片來源：Danfoss

7.4 模塊引線電阻計算公式...

7.5 模塊柵極電阻計算公式...

7.6 系統(tǒng)雜散電感計算公式...

7.7 模塊雜散電感計算公式...

7.8 反向偏置安全工作區(qū)電壓計算公式...

考慮系統(tǒng)雜散電感的反向偏置安全工作區(qū)電壓計算公式...

圖片來源：SysPro

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08

SiC特征參數(shù)應(yīng)用中需要注意的幾個關(guān)鍵點

(知識星球發(fā)布)

8.1 電氣操作注意事項...

8.2 熱管理注意事項...

8.3 機械安裝注意事項...

8.4 可靠性與維護注意事項...

圖片來源：SysPro