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电路设计电力电子仿真工具
电路设计电力电子系统具有很高的安全要求，尤其是在高压和高电流下运行时。在任何电力电子系统中，热管理也是一个问题，因为组件可以非常快地达到很高的温度。然后就是开关稳压器中的噪声问题，它会引起低电平下游数字组件的意外开关，尤其是当这些稳压器在大电流下运行时。
为了确保他们的新电路设计将以可接受的纹波输出正确的电压，无畏的设计师应该做什么？电力电子仿真需要在设计过程中以及整个系统中单独考虑任何有源组件。
电力电子仿真中的检查内容
这个问题的答案取决于您所构建的系统的类型。不同的稳压器和其他电源系统需要不同的设计和不同的仿真，以确保正确选择组件。通常，您需要模拟任何电力电子系统的以下方面：
平均输出电压/电流与输入电压/电流的关系。您可以通过比较系统中的输入和输出电压/电流来确定设计的功率传输特性。确定平均值就像在某个选定时间段内计算输出波形的积分一样简单。
线性度。电力电子系统将在一定范围内通过线性函数将输出和输入关联起来。当您需要检查可以连接到系统的最小负载（即最大电流）时，应针对不同的负载对此进行仿真。
波纹。PFC电路，开关稳压器，整流器和其他电路不会产生平坦的DC输出。当电路中存在开关或整流元件时，输出上会有一些纹波。纹波通常量化为平均输出电压/电流的百分比。
降压或升压功能。开关DC-DC转换器和PFC电路具有不同的拓扑，这些拓扑提供降压（降压）或升压（升压）功能。您需要根据转换器拓扑的标准公式验证输出是否随占空比的变化而变化。
该VRM需要为低电平处理器提供超稳定的电源输出
要执行什么模拟
电路设计电力电子仿真通常会在时域中进行。有一些重要原因。首先，通常在创建设计之前定义输入和输出功率要求，包括任何输入/输出交流频率。您无需扫描多个频率并创建传递函数，也无需确定系统本身的阻抗。
对于使用PWM或PFM脉冲进行输出控制的开关稳压器和其他电路，情况并非如此。您需要改变占空比（对于PWM和PFM控制信号）和/或调制指数（对于PFM控制信号），以检查它们如何影响稳压器的输出。
以下是成功模拟电力电子设备的一些步骤：
在输入端使用受控源
您的电源需要进行电压控制或电流控制，以确保您的电源系统能够模仿真实系统的行为。实际电源将限制它们在电力系统中可以提供的电流，并且短路负载不能吸收无限大的电流。放置的负载太小可能会导致电路过早饱和，因此在构建原型之前了解这些限制很重要。
通过参数扫描改变负载
为了检查系统的功率消耗，您最终需要改变负载组件以检查系统的功率输出。这可以通过时域中的简单参数扫描来完成。这种类型的分析会生成多条曲线，显示每个负载分量值随时间的输出电压/电流，从而直接比较各种负载值的功率输出。您可以使用相同的步骤来检查其他组件（尤其是系统中的任何电感器或电容器）如何影响功率输出，纹波和线性度。
任何晶体管/ FET的设计负载线
不要简单地将晶体管放置在电路中而不模拟其负载线。您的系统可能需要在线性或饱和状态下运行。在开关稳压器中，需要确保在负载电阻值的所有可能范围内都在线性范围内工作。使用参数直流扫描，您可以通过改变负载和基极/栅极电压轻松地为系统创建负载线。下图显示了一组可用来构造载荷线的SPICE传递曲线示例。
可以为PSpice中的电源晶体管构建的晶体管IV曲线。
一旦电力系统中的组件进入饱和状态（即，一旦负载电阻太低），为了安全起见，系统将需要进入恒定电流模式，并且系统应具有限流输出。下面显示了针对这种情况的理想系统负载线。实际负载线在低负载电阻下会有一些下降，并且系统应突然进入电流限制状态。
电力电子仿真中的理想系统负载线
在包括发电机模型之前定义PWM源
一般采用迭代方法来模拟电路设计电力电子。将PWM源定义为独立的方波电压源，可以在添加PWM发生器之前模拟电路的功能。可以将任何PWM发生器电路和其他组件作为经过验证的组件模型添加到系统中。