電源系統(tǒng)的建模仿真是電源開發(fā)過程中不可或缺的一環(huán)，它可以幫助工程師模擬電源系統(tǒng)，測試電源功能，驗證電源方案可行性，優(yōu)化電源電路設(shè)計，加速電源系統(tǒng)開發(fā)。選擇一款合適的仿真軟件至關(guān)重要，本篇將對在電源仿真中的常用軟件為大家進行介紹。

一、電源仿真

1、電源仿真

電源仿真是指通過計算機仿真軟件對電源系統(tǒng)行為進行模擬和分析。仿真軟件利用數(shù)學(xué)模型和算法來模擬電路的工作過程，并通過計算得出電源系統(tǒng)的電路參數(shù)，便于工程師驗證分析。

電源仿真為電源系統(tǒng)開發(fā)帶來很多便利 ：

▍電源的設(shè)計與分析：在電源方案制定過程中，可利用電源仿真手段輔助電源電路設(shè)計與分析，提升電源方案的制定效率與設(shè)計可靠性；

▍電源性能驗證：在搭建實際電源系統(tǒng)前，可利用電源仿真對電源性能進行驗證，降低電源系統(tǒng)制造的試錯成本，有助于實際電源系統(tǒng)順利搭建；

▍電源故障排查：電源仿真可用于排除工作不正常的電路，發(fā)現(xiàn)電源設(shè)計可能存在的故障，幫助工程師識別問題根源并快速解決問題；

▍電源優(yōu)化設(shè)計：可以在仿真軟件上進行電源性能優(yōu)化方法驗證，有助于提升電路的性能、可靠性以及效率。

2、仿真流程

電源系統(tǒng)仿真大概可以分為仿真模型搭建、仿真參數(shù)設(shè)置、仿真模型運行以及仿真結(jié)果分析四部分內(nèi)容。

▍搭建仿真模型：根據(jù)電源的設(shè)計方案結(jié)合具體仿真內(nèi)容在相應(yīng)的仿真軟件中搭建仿真模型。

▍仿真參數(shù)設(shè)置：按照電源方案中對電氣或電磁參數(shù)的設(shè)計對仿真模型參數(shù)進行設(shè)置。

▍仿真模型運行：對仿真模型進行電源系統(tǒng)仿真，模型運行無誤后，獲得所需的電源參數(shù)。

▍仿真結(jié)果分析：對仿真結(jié)果中關(guān)鍵電源參數(shù)進行分析，判斷是否符合預(yù)期。

仿真最重要的是搭建出符合實際情況的模型，并對仿真結(jié)果心中有數(shù)，它不能替代計算和分析，用做驗證是合適的。在前文「微課堂丨LLC諧振變換器仿真建模與控制策略分析」篇中，我們采用MATLAB中的電路仿真軟件包Simulink，對LLC諧振變換器電路進行了仿真建模，感興趣的工程師們可以去回顧一下，這里就不贅述了。

二、常用仿真軟件

在進行電源設(shè)備設(shè)計仿真時，會涉及到電路、電磁、熱學(xué)、力學(xué)方面的仿真。

電路仿真：通過仿真軟件將電路的元件和連接關(guān)系轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型，有效地理解和預(yù)測實際電路的性能和行為。

電磁仿真：將電磁場問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型，對電磁場的行為和相互作用進行模擬和分析。

熱學(xué)仿真：模擬熱量在設(shè)備中的傳遞，幫助設(shè)計更有效的散熱方案，防止過熱。

力學(xué)仿真：模擬材料在力作用下的變形和應(yīng)力，確保產(chǎn)品設(shè)計的強度和耐用性。

下面一起來認識一下這四類電源仿真的常用軟件吧。

1、電路仿真軟件

▍PSIM（Power Simulation）

PSIM是Powersim開發(fā)的趨向于電力電子領(lǐng)域以及電機控制領(lǐng)域的電路仿真軟件，支持開關(guān)器件高階非線性行為模型和開關(guān)器件SPICE模型。軟件運行速度快，建模能力好，比較適用于需要較長處理時間的模擬。

▍Matlab/Simulink

Simulink是一個基于MATLAB的多域模擬和模型設(shè)計軟件，內(nèi)置大量封裝好的電源IC中常見的底層數(shù)模邏輯控制模塊，并附帶眾多專門針對電源應(yīng)用的器件建模和分析模組，配合MATLAB的其他工具可進行復(fù)雜的建模和數(shù)理分析。軟件仿真精度高但仿真速度較慢，適合復(fù)雜數(shù)字控制與邏輯功能的實現(xiàn)。

▍Pspice

Pspice是由美國加州大學(xué)推出的電路分析仿真軟件，可用于模擬各種類型的電源電路。軟件提供了直觀的用戶界面并可以自行建立元器件及元器件庫，仿真結(jié)果精度高，但是仿真速度較慢且軟件中專門針對電源的分析工具不足。

▍LTspice

LTspice是ADI公司開發(fā)的一款電源仿真軟件、原理圖采集和波形觀測器，為改善模擬電路的仿真提供增強功能和模型。內(nèi)置ADI公司的大量器件模型，并支持自定義模型的導(dǎo)入。

▍SIMPLIS

SIMPLIS是由Designers of SIMPLIS Technologies開發(fā)的一種基于時域部分線性化技術(shù)的電源仿真軟件，可進行電源系統(tǒng)的高效仿真，在閉環(huán)開關(guān)電源設(shè)計中使用廣泛。

2、電磁仿真軟件

▍ANSYS

ANSYS軟件是美國ANSYS公司研制的大型通用有限元分析軟件。針對開關(guān)電源的仿真解決方案，ANSYS軟件可以實現(xiàn)磁性部件性能仿真及電源電路系統(tǒng)性能仿真，從而在開關(guān)電源電路設(shè)計磁性器件性能優(yōu)化、EMI噪聲仿真方面提供幫助。

▍Saber

Saber能夠全面分析電源系統(tǒng)的各項指標如環(huán)路頻率響應(yīng)、功率管開關(guān)、磁性器件的工作情況。軟件采用硬件描述語言(MAST)和單內(nèi)核混合仿真方案，建立最精確、最完善的系統(tǒng)仿真模型。面向?qū)嶋H工程的復(fù)雜分析功能十分全面，但仿真速度慢。

3、熱學(xué)仿真軟件

▍ICEPAK

ICEPAK軟件是由Fluent公司開發(fā)，專門為電子產(chǎn)品工程師定制開發(fā)的電子熱分析軟件，能夠處理曲面幾何，采用fluent求解器，集成在ANSYS中。

▍FLOTHERM

FLOTHERM軟件由Mentor Graphics公司開發(fā)，是一款專門針對電子器件/設(shè)備熱設(shè)計而開發(fā)的仿真軟件，可以實現(xiàn)從元器件級、PCB板和模塊級、系統(tǒng)整機級到環(huán)境級的熱分析。

4、力學(xué)仿真軟件

▍ANSYS Mechanical

ANSYS Mechanical 是一款用于結(jié)構(gòu)分析的仿真軟件，集成在ANSYS中，能進行線性和非線性力學(xué)模擬，包括靜力學(xué)、動力學(xué)和疲勞分析，適合解決各種工程結(jié)構(gòu)問題。

▍ABAQUS

ABAQUS軟件是由達索公司開發(fā)，是非線性有限元分析軟件，擅長處理復(fù)雜的工程問題，如材料的塑性、蠕變、疲勞等。

以上就是本期為大家分享的常用電源仿真軟件了。仿真軟件可以幫助工程師快速預(yù)測和解決潛在問題，提升電源系統(tǒng)開發(fā)效率，降低研發(fā)成本。但電源系統(tǒng)仿真項目多樣且各種仿真軟件層出，選擇仿真軟件時，需要綜合考慮項目需求、軟件功能及軟件易用性，從而實現(xiàn)高效仿真。