这些电源常用仿真软件，你都知道吗？

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电源系统的建模仿真是电源开发过程中不可或缺的一环，它可以帮助工程师模拟电源系统，测试电源功能，验证电源方案可行性，优化电源电路设计，加速电源系统开发。选择一款合适的仿真软件至关重要，本篇将对在电源仿真中的常用软件为大家进行介绍。

 

一、电源仿真

 

1、电源仿真

 

电源仿真是指通过计算机仿真软件对电源系统行为进行模拟和分析。仿真软件利用数学模型和算法来模拟电路的工作过程，并通过计算得出电源系统的电路参数，便于工程师验证分析。电源仿真为电源系统开发带来很多便利 ：

 

 

▍电源的设计与分析：在电源方案制定过程中，可利用电源仿真手段辅助电源电路设计与分析，提升电源方案的制定效率与设计可靠性；

 

▍电源性能验证：在搭建实际电源系统前，可利用电源仿真对电源性能进行验证，降低电源系统制造的试错成本，有助于实际电源系统顺利搭建；

 

▍电源故障排查：电源仿真可用于排除工作不正常的电路，发现电源设计可能存在的故障，帮助工程师识别问题根源并快速解决问题；

 

▍电源优化设计：可以在仿真软件上进行电源性能优化方法验证，有助于提升电路的性能、可靠性以及效率。

 

2、仿真流程

 

电源系统仿真大概可以分为仿真模型搭建、仿真参数设置、仿真模型运行以及仿真结果分析四部分内容。

 

 

 

▍搭建仿真模型：根据电源的设计方案结合具体仿真内容在相应的仿真软件中搭建仿真模型。

 

▍仿真参数设置：按照电源方案中对电气或电磁参数的设计对仿真模型参数进行设置。

 

▍仿真模型运行：对仿真模型进行电源系统仿真，模型运行无误后，获得所需的电源参数。

 

▍仿真结果分析：对仿真结果中关键电源参数进行分析，判断是否符合预期。

 

仿真最重要的是搭建出符合实际情况的模型，并对仿真结果心中有数，它不能替代计算和分析，用做验证是合适的。在前文「微课堂丨LLC谐振变换器仿真建模与控制策略分析」篇中，我们采用MATLAB中的电路仿真软件包Simulink，对LLC谐振变换器电路进行了仿真建模，感兴趣的工程师们可以去回顾一下，这里就不赘述了。

 

二、常用仿真软件

 

在进行电源设备设计仿真时，会涉及到电路、电磁、热学、力学方面的仿真。

 

电路仿真：通过仿真软件将电路的元件和连接关系转化为数学模型，有效地理解和预测实际电路的性能和行为。

 

电磁仿真：将电磁场问题转化为数学模型，对电磁场的行为和相互作用进行模拟和分析。

 

热学仿真：模拟热量在设备中的传递，帮助设计更有效的散热方案，防止过热。

 

力学仿真：模拟材料在力作用下的变形和应力，确保产品设计的强度和耐用性。

 

下面一起来认识一下这四类电源仿真的常用软件吧。

 

1、电路仿真软件

 

 

 

▍PSIM（Power Simulation）

PSIM是Powersim开发的趋向于电力电子领域以及电机控制领域的电路仿真软件，支持开关器件高阶非线性行为模型和开关器件SPICE模型。软件运行速度快，建模能力好，比较适用于需要较长处理时间的模拟。

 

▍Matlab/Simulink

Simulink是一个基于MATLAB的多域模拟和模型设计软件，内置大量封装好的电源IC中常见的底层数模逻辑控制模块，并附带众多专门针对电源应用的器件建模和分析模组，配合MATLAB的其他工具可进行复杂的建模和数理分析。软件仿真精度高但仿真速度较慢，适合复杂数字控制与逻辑功能的实现。

 

▍Pspice

Pspice是由美国加州大学推出的电路分析仿真软件，可用于模拟各种类型的电源电路。软件提供了直观的用户界面并可以自行建立元器件及元器件库，仿真结果精度高，但是仿真速度较慢且软件中专门针对电源的分析工具不足。

 

▍LTspice

LTspice是ADI公司开发的一款电源仿真软件、原理图采集和波形观测器，为改善模拟电路的仿真提供增强功能和模型。内置ADI公司的大量器件模型，并支持自定义模型的导入。

 

▍SIMPLIS

SIMPLIS是由Designers of SIMPLIS Technologies开发的一种基于时域部分线性化技术的电源仿真软件，可进行电源系统的高效仿真，在闭环开关电源设计中使用广泛。

 

2、电磁仿真软件

 

 

 

▍ANSYS

ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析软件。针对开关电源的仿真解決方案，ANSYS软件可以实现磁性部件性能仿真及电源电路系统性能仿真，从而在开关电源电路设计磁性器件性能优化、EMI噪声仿真方面提供帮助。

 

▍Saber

Saber能够全面分析电源系统的各项指标如环路频率响应、功率管开关、磁性器件的工作情况。软件采用硬件描述语言(MAST)和单内核混合仿真方案，建立最精确、最完善的系统仿真模型。面向实际工程的复杂分析功能十分全面，但仿真速度慢。

 

3、热学仿真软件

 

 

 

▍ICEPAK

ICEPAK软件是由Fluent公司开发，专门为电子产品工程师定制开发的电子热分析软件，能够处理曲面几何，采用fluent求解器，集成在ANSYS中。

 

▍FLOTHERM

FLOTHERM软件由Mentor Graphics公司开发，是一款专门针对电子器件/设备热设计而开发的仿真软件，可以实现从元器件级、PCB板和模块级、系统整机级到环境级的热分析。

 

4、力学仿真软件

 

 

 

▍ANSYS Mechanical

ANSYS Mechanical 是一款用于结构分析的仿真软件，集成在ANSYS中，能进行线性和非线性力学模拟，包括静力学、动力学和疲劳分析，适合解决各种工程结构问题。

 

▍ABAQUS

ABAQUS软件是由达索公司开发，是非线性有限元分析软件，擅长处理复杂的工程问题，如材料的塑性、蠕变、疲劳等。

 

以上就是本期为大家分享的常用电源仿真软件了。仿真软件可以帮助工程师快速预测和解决潜在问题，提升电源系统开发效率，降低研发成本。但电源系统仿真项目多样且各种仿真软件层出，选择仿真软件时，需要综合考虑项目需求、软件功能及软件易用性，从而实现高效仿真。