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clamnesslucy

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[交流] 电源仿真软件深度剖析与实用指南

各位同学、老师、专家、同行，大家好！

   今天想根据自己从业的一些经验，给大家分享一下关于电源设计会涉及到的仿真软件，希望对大家的学习和工作能有所帮助。

   一、电源仿真的核心价值电源仿真在电源系统开发里，好处已经不用我再复述了，言而总之就是省钱省时省精力。帮咱设计电源、精准分析，做电源方案的时候。

   本人亲身经历，只要比较复杂的项目，有条件能用仿真的，一定要提前用仿真，在一堆电路拓扑里，挑出几个能用的方案，先不说节省的时间和试错成本，起码可以少掉不少头发。但是能不能把各种参数算得很准，这个就根据每个人对仿真的掌握程度和专业经验因人而异了。

   提前检查电源性能：

   在搭实际电源系统之前，先用仿真测测性能，心里也有底。这一点上我也没少吃过亏，不是已经做过的成熟方案，头铁的直接敢搭实物的，要么真的是大神，要么就只能说声呵呵了。

   快速找到电源故障原因：

   电源电路出问题的时候，电源仿真是可以快速定位故障点的。我们实验室之前采购了很多厂家的仿真设备，我觉得性价比最高的是武汉的一家公司做的，应该是叫森木磊石，当时买的型号应该是叫什么PXI-BOX，他们的一个功能我在其他家的设备上没看到过，可以一边运行模型一边调参数，这个功能真的好用，非常推荐。

   优化电源设计：

   我经常会用仿真去验证各种优化的设计，反正改改电路里电阻、电容这些元件的参数，看看对整个电路有啥影响，首先不用担心它炸，尤其是强电，也不用担心经费花多了老板的脸色难看。

   二、电源仿真的标准流程

   另外再分享一下电源系统仿真的几个常规步骤：

   搭仿真模型：

   按照电源设计方案，再结合要仿真的内容，在对应的仿真软件里好好搭模型。这就跟盖房子打地基一样。我个人每次在这个步骤的时候，还是非常认真的，把设计方案的每个细节都核对好，不然现在偷的懒，最后总会成倍的找回来，这是血泪，请大家一定要切记。

   设置仿真参数：

   一定要严格按照电源方案里对电气、电磁参数的要求，把仿真模型的参数设好。每个参数都像模型运行的关键按钮，设得准不准，会直接影响仿真结果。所以在这一步，我都反复检查，绝对不能让参数出错，这样仿真结果才可靠。

   运行仿真模型：

   模型搭好、参数设好，就可以仿真了。要是运行的时候报错，那就需要找问题，改改模型结构或者重新调调参数。只有模型顺畅的运行完，才说明方案是可行的。

   分析仿真结果：

   对仿真结果里关键的电源参数，要好好分析，看是不是和我们想的一样。这一步很考验经验，不光要看参数达不达标，还得从数据变化里看出有没有潜在问题。比如说，参数虽然在正常范围，但要是波动大，那就说明电源设计可能还得优化，得再调整设计方案。

   另外得再提醒一下，仿真最重要的是搭出和实际情况差不多的模型，而且我们得对仿真结果心里大致有一个预期。虽说仿真很有用，但它不能完全代替传统的计算和分析，在实际工作里，把仿真当验证设计的工具是最合适。

   三、常用仿真软件详析：

   接下来就都是干货了，做电源设备设计仿真，主要会用到电路、电磁、热学、力学这些方面的仿真。下面我就给大家分享一下常用的仿真软件。

  （一）电路仿真软件PSIM（PowerSimulation）：

这软件是Powersim公司开发的，在电力电子和电机控制这两块特别强。它能支持开关器件高阶非线性行为模型，还有开关器件SPICE模型，运行速度快，建模能力也很牛。像那种要算很长时间的复杂模拟任务，用它就特别合适。我之前做电力电子变换器仿真项目的时候，PSIM运算效率高，帮了大忙。

   Matlab/Simulink：

   Simulink是基于MATLAB平台的多域模拟和模型设计软件。它里面有好多封装好的电源IC底层数模逻辑控制模块，还有专门针对电源应用的器件建模、分析模组。再加上MATLAB那些工具，能做很复杂的建模和数理分析。不过呢，这软件仿真速度有点慢。但它精度高，要是做那种有复杂数字控制和逻辑功能的电源系统仿真，选它就对了。

   Pspice：

   这是美国加州大学弄出来的电路分析仿真软件，能模拟各种电源电路。它界面看着很直观，用户还能自己建元器件和元器件库。仿真结果精度也比较高，就是速度太慢了，而且专门针对电源的分析工具不算多。要是做那种对精度要求高，电路又不太复杂的项目，我就会用它。

   LTspice：

   这是ADI公司开发的，它把电源仿真、原理图采集还有波形观测这些功能都集成在一起了。它内置了ADI公司好多器件模型，还能导入自己定义的模型，特别实用。要是做模拟电路仿真涉及到ADI器件的项目，可以考虑用它。

   SIMPLIS：

   这是基于时域部分线性化技术的电源仿真软件，在闭环开关电源设计这块用得特别多，能很高效地仿真电源系统。我做闭环开关电源设计项目的时候，会用它来看看设计方案行不行，效率比较高。

（二）电磁仿真软件

   ANSYS：

   美国ANSYS公司的大型通用有限元分析软件。针对开关电源，它能对磁性部件性能和电源电路系统性能进行仿真，在开关电源电路设计、磁性器件性能优化、EMI噪声仿真这些方面，作用特别大。做那种对电磁兼容性要求高的电源项目，同事用它的比较多。

   Saber：

   它能把电源系统的各项指标，像环路频率响应、功率管开关、磁性器件工作情况这些，都分析得很全面。它用硬件描述语言(MAST)和单内核混合仿真方案，能建出特别精准、完善的系统仿真模型。不过它仿真速度慢，适用那种对分析功能要求高，又不太在乎仿真时间的复杂项目。

（三）热学仿真软件

   ICEPAK：

   Fluent公司开发的，专门给电子产品工程师做电子热分析用的软件。它能处理曲面几何，用的是fluent求解器，还集成在ANSYS里。我做电子产品热设计项目的时候，常用它来模拟热量传递，设计散热方案。

   FLOTHERM：

   MentorGraphics公司开发的，专门针对电子器件/设备热设计的仿真软件。从元器件级、PCB板和模块级，到系统整机级、环境级，它都能做热分析，功能特别全。做大型电子设备热设计的时候，可以用它来做全面的热分析。

（四）力学仿真软件

   ANSYSMechanical：

   集成在ANSYS里的结构分析仿真软件，能做线性和非线性力学模拟，像静力学、动力学和疲劳分析这些都能做，特别适合解决各种工程结构问题。是用来做那种对电源设备外壳结构强度有要求的项目；

   ABAQUS：

   达索公司开发的非线性有限元分析软件，特别擅长处理复杂的工程问题，像材料的塑性、蠕变、疲劳这些。要是做那种对材料力学性能要求高，结构又复杂的项目，我没用过，但是结构的同事优先推荐。

   以上就是我给大家分享的常用电源设计过程中我认为会常用的几款仿真软件。希望能给大家带来一些新的思路，本人热爱交友，喜欢探讨专业相关的问题，欢迎同行、同学能不吝赐教！

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1楼2025-03-07 18:26:26

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