电源开发离不开设计 。那么都有那些软件来支持工程师们的工作呐?笔者整理了下电源电路设计常用软件合集 。
一、SPICE模拟电路仿真
用于模拟电路仿真的SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)软件于1972年由美国加州大学伯克利分校的计算机辅助设计小组利用FORTRAN语言开发而成 。主要用于大规模集成电路的计算机辅助设计 。
SPICE的正式实用版SPICE 2G在1975年正式推出 。但是该程序的运行环境至少为小型机 。1985年 。加州大学伯克利分校用C语言对SPICE软件进行了改写 。1988年SPICE被定为美国国家工业标准 。与此同时 。各种以SPICE为核心的商用模拟电路仿真软件 。在SPICE的基础上做了大量实用化工作 。从而使SPICE成为最为流行的电子电路仿真软件 。
现在用得较多的是PSPICE6.2 。在同类产品中是功能最为强大的模拟和数字电路混合仿真 EDA软件 。它可以进行各种各样的电路仿真、激励建立、温度与噪声分析、模拟控制、波形输出、数据输出、并在同一窗口内同时显示模拟与数字的仿真结果 。无论对哪种器件哪些电路进行仿真 。都可以得到精确的仿真结果 。并可以自行建立元器件及元器件库 。
二、PSPICE信息电子电路设计软件
PSPICE则是由美国Microsim公司在SPICE 2G版本的基础上升级并用于PC机上的SPICE版本 。其中采用自由格式语言的5.0版本自80年代以来在我国得到广泛应用 。并且从6.0版本开始引入图形界面 。1998年著名的EDA商业软件开发商ORCAD公司与Microsim公司正式合并 。自此Microsim公司的PSPICE产品正式并入ORCAD公司的商业EDA系统中 。而后 。ORCAD被Cadence收购 。
在随后推出的PSPICE Release 9.0与传统的SPICE软件相比 。PSPICE 9.0在三大方面实现了重大变革:首先 。在对模拟电路进行直流、交流和瞬态等基本电路特性分析的基础上 。实现了蒙特卡罗分析、最坏情况分析以及优化设计等较为复杂的电路特性分析;第二 。不但能够对模拟电路进行 。而且能够对数字电路、数/模混合电路进行仿真;第三 。集成度大大提高 。电路图绘制完成后可直接进行电路仿真 。并且可以随时分析观察仿真结果 。
虽然PSPICE应用越来越广泛 。但是也存在着明显的缺点 。由于SPICE软件原先主要是针对信息电子电路设计而开发的 。因此器件的模型都是针对小功率电子器件的 。对于电力电子电路中所用的大功率器件存在的高电压、大注入现象不尽适用 。有时甚至可能导致错误的结果 。PSPICE采用变步长算法 。对于以周期性的开关状态变化的电力电子电路而言 。将造成大量的时间耗费在寻求合适的步长上面 。从而导致计算时间的延长 。有时甚至不收敛 。另外 。在磁性元件的模型方面PSPICE也有待加强 。
PSPICE Release 9.0共有六大功能模块 。其中核心模块是PSPICE A/D 。其余功能模块分别是:Capture(电路原理图设计模块)、Stimulus Editor(激励信号编辑模块)、Model Editor(模型) 。
三、Saber开关电源首选
Saber是美国Analogy公司开发并于1987年推出的模拟及混合信号仿真软件 。Saber软件易主 。成为Synopsys公司产品 。被誉为全球最先进的系统仿真软件 。也是唯一的多技术、多领域的系统仿真产品 。与传统仿真软件不同 。Saber在结构上采用硬件描述语言(MAST)和单内核混合仿真方案 。并对仿真算法进行了改进 。使Saber仿真速度更快、更加有效、应用也越来越广泛 。应用工程师在进行系统设计时 。建立最精确、最完善的系统仿真模型是至关重要的 。
Saber可同时对模拟信号、事件驱动模拟信号、数字信号以及模数混合信号设备进行仿真 。利用Calaversas算法 。Saber可以确保同时进行的两个仿真进程都能获得最大效率 。而且可以实现两个进程之间的信息交换 。并在模拟和数字仿真分析之间实现了无缝联接 。
在Saber中 。仿真模型可以直接用数学公式和控制关系表达式来描述 。而无需采用电子宏模型表达式 。为了解决仿真过程中的收敛问题 。Saber内部采用5种不同的算法依次对系统进行仿真 。一旦其中某一种算法失败 。Saber将自动采用下一种算法 。通常 。仿真精度越高 。仿真过程使用的时间也越长 。普通的仿真软件都不得不在仿真精度和仿真时间上进行平衡 。Saber采用其独特的设计 。能够保证在最少的时间内获得最高的仿真精度 。Saber工作在SaberDesigner图形界面环境下 。能够方便的实现与Cadence Design System、Mentor Graphics和Viewlogic的集成 。
通过上述软件可以直接调用Saber进行仿真 。
Saber的典型案例是航空器领域的系统设计 。其整个设计过程包含了机械技术、电子技术、液压技术、燃油系统、娱乐系统、雷达无线技术等复杂的混合技术设计与仿真 。从航空器、轮船、汽车到消费电子、电源设计都可以通过Saber来完成 。
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