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PSpice仿真和分析功能,助您轻松应对原理图设计中的难题和挑战!



电力电子的应用几乎涵盖了从消费电子到高端太空和国防应用领域的所有行业,所有这些产品的最终产品都受制于相同的可靠性、效率、简单性、性能、控制目标和一系列独特的准确挑战表征和模拟。


在处理电力电子产品时,设计人员需要了解过程中每个阶段的设计挑战。不断的实验导致了多个电路的重新设计和模拟,这就增加了额外的试验板成本。


Cadence® PSpice® 是一款功能强大的电路原理图仿真软件,是确保原理图设计成功必不可缺的工具。凭借 35,000 个模型库并按月增长,让您可以不用浪费时间构建已知组件,直接进入真正让工程变得有趣的应用程序和动态。掌握PSpice使用技巧,可以帮助你轻松应对原理图设计中的难题和挑战。



以变压器和磁性元件为例,变压器和磁性元件是电力电子电路中重要的组成部分,如何在电路仿真中使用它们往往决定了仿真结果对实际电路指导作用的正确与否。


PSpice中包含有多种变压器,包括通用线性变压器模型、由线性磁芯模型构成的线性变压器模型、具有磁滞现象和饱和特性的非线性磁芯构成的非线性变压器模型等。另外还可以利用Model Editor工具建立非线性磁芯,并设计测试电路,对磁芯模型进行测试。


以非线性变压器的使用为例:

非线性变压器的模型

非线性变压器特性主要是由非线性磁芯决定的。PSpice中包含四种非线性变压器,均保存在ANL_MISC.olb库中。如图1所示,通过修改变压器Implementation属性改变变压器非线性磁芯,从而改变变压器特性。如图3(a)所示。


图1  非线性变压器模型


和线性变压器一样,非线性变压器还可以由电感和非线性磁性组合构建变压器模型。PSpice的自带库中包含了2000多种磁芯,通过执行Place→PSpice Component→Search找到magnetics,如图2所示,这里按照磁芯的材料和几何形状进行分类,用户可以直接调用。


图2 PSpice模型库中自带的磁芯模型


选择图2中的Ferrite Core,找到子目录I下的I_28_16_3C85,放置绘图区,并与电感连接,得到图3(b)所示电路。如图3所示这两个电路图中的变压器是完全一致的。使用非线性变压器时要注意,耦合电感的单位是绕组匝数,而不是电感量了,其他和线性变压器的设置是一样的。


图3 变比为10的非线性变压器电路


图3所示设置变压器匝数比为10,磁芯均为I93_28_16_3C85,(a)图默认的耦合系数是0.99,(b)图将耦合系数修改为0.95,得到输出频率特性图可以看出不同的耦合系数决定了不同的传输特性,也符合实际的变压器特性。当选用符合型号的非线性磁芯构成变压器时,应该根据实际情况选定耦合系数以及绕组的匝数,以便仿真结果与实际更加接近。


图4  不同耦合系数下的输出频率特性


通常情况下,变压器设计者通过B-H回线选择磁心,但是却很难靠B-H回线确定磁心参数。PSpice的模型编辑器Model Editor工具恰好提供了利用B-H回线提取参数构建非线性磁心的方法。


在PSpice仿真电路中使用线性变压器模型由于存在励磁电感,使得变压器传输特性与工作频率有关,可以通过修改耦合电感值使变压器与激励源相匹配。


使用非线性变压器时应注意非线性磁芯特性,正确选择耦合电感匝数和耦合系数是使仿真结果与实际相一致的关键。正确使用变压器模型能够使开关电源仿真电路与实际测试更加接近,所以用户在仿真之前务必对电路的工作原理进行研究,以便仿真更加准确地验证理论,从而对实践进行指导。



PSpice仿真软件Cadence Capture CIS 原理图及Cadence Concept HDL原理图无缝集成,用于数模混合电路的功能级仿真分析,在汽车电子、工业控制、开关电源设计等领域有着广泛的应用,PSpice备有丰富的仿真模型,高精度的算法及超高的收敛性,可通过用户界面调用Probe模块方便地对仿真数据进行各种运算处理,并输出运算结果。

PSpice包含如下基本的仿真分析功能:

●  直流偏置点分析

●  瞬态分析

●  直流分析

●  交流分析

●  噪声分析

●  统计分析——蒙特卡洛分析与最坏情况分析

●  参数扫描分

●  温度扫描分析

●  直流灵敏度分析


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文章内容来源于:Cadence官网、Cadence楷登PCB及封装资源中心软服之家

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