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)化電源電路設計，加速電源系統(tǒng)開發(fā)。選擇一款合適的仿真軟件至關重要，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計與分析，提升電源方案的制定效率與設計可靠性；

▍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)設置、仿真模型運行以及仿真結果分析四部分內容。

▍搭建仿真模型：根據(jù)電源的設計方案結合具體仿真內容在相應的仿真軟件中搭建仿真模型。

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

▍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)。

▍仿真結果分析：對仿真結果中關鍵電源參數(shù)進行分析，判斷是否符合預期。

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

在進行電源設備設計仿真時，會涉及到電路、電磁、熱學、力學方面的仿真。

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

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

熱學仿真：模擬熱量在設備中的傳遞，幫助設計更有效的散熱方案，防止過熱。

力學仿真：模擬材料在力作用下的變形和應力，確保產品設計的強度和耐用性。

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域以及電機控制領域的電路仿真軟件，支持開關器件高階非線性行為模型和開關器件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計軟件，內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用的器件建模和分析模組，配合MATLAB的其他工具可進行復雜的建模和數(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。內置ADI公司的大量器件模型，并支持自定義模型的導入。

▍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)開關電源設計中使用廣泛。

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，從而在開關電源電路設計磁性器件性能優(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、功率管開關、磁性器件的工作情況。軟件采用硬件描述語言(MAST)和單內核混合仿真方案，建立最精確、最完善的系統(tǒng)仿真模型。面向實際工程的復雜分析功能十分全面，但仿真速度慢。

3、熱學仿真軟件

▍ICEPAK

ICEPAK軟件是由Fluent公司開發(fā)，專門為電子產品工程師定制開發(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/設備熱設計而開發(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、力學仿真軟件

▍ANSYS Mechanical

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

▍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。