几种电源仿真软件介绍

IsSpice 是美国 Intusoft 公司推出的一种商业仿真软件，是 ICAP/4 软件集成系统的重要组成部分。 ICAP/4 软件集成系统主要由 SpiceNet 、 PreSPice 、 InSpice 和 IntuScope 四大功能模块组成。ICAP/4 的工作流程是：首先进入 SpiceNet 绘制电路图，并生成相应的 Netlist 文件，然后执行 IsSpice 仿真软件模块，在仿真之前系统将自动连接 PreSpice 仿真资料库中的元件模型，仿真完成之后利用 IntuScope 波形分析处理模块对仿真模型进行分析处理。 SpiceNet 是电路原理图绘制模块，主要实现电路原理图的绘制、 Netlist 文件的自动生成、瞬态波形显示以及交互式仿真控制。 SpiceNet 与当前流行的各种仿真系统兼容，其输出文档格式适用于 Mentor 、 OrCAD 和 Protel 系统。 ICAP/4 工业版的 PreSpice 元件资料库中包含 10,000 种以上的元件模型，以 ASC Ⅱ格式保存，用户可以随时通过仿真模型浏览器 Parts Browser 对不同元器件供应商提供的元件模型进行浏览。同时， ICAP/4 系统还提供了 100 多个通用模型，输入相应的元件参数后即可直接调用。另外，用户可以即时通过 Internet 下载最新的元件库。 InSpice 是具有完善的仿真控制功能的交互式仿真软件，其主要特点包括： （ 1 ）瞬态波形显示； （ 2 ）电路元件电压、电流、功耗及模型参数显示； （ 3 ）采用 ICL 交互式编程语言控制仿真过程； （ 4 ）可进行成组参数扫描； （ 5 ）可进行交流、直流、瞬态、噪声、傅立叶、失真度、温度、直流灵敏度、蒙特卡罗分析和最佳化分析； （ 6 ）可测量电路参数临界值。 IntuScope 波形分析处理软件能够实现数字式存储示波器和频谱分析仪的功能，能够对仿真结果进行实时分析和计算处理。主要能够实现： （ 1 ）显示各种分析类型的仿真波形； （ 2 ）波形分析参数包括：有效值、峰 - 峰值、平均值、最大值、最小值； （ 3 ）允许同时显示和分析大量波形； （ 4 ）可进行回归、滤波、增益、相位、上升 / 下降时间分析和计算。 用于模拟电路仿真的 SPICE （ Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis ）软件于 1972 年由美国加州大学伯克利分校的计算机辅助设计小组利用 FORTRAN 语言开发而成，主要用于大规模集成电路的计算机辅助设计。 SPICE 的正式实用版 SPICE 2G 在 1975 年正式推出，但是该程序的运行环境至少为小型机。 1985 年，加州大学伯克利分校用 C 语言对 SPICE 软件进行了改写， 1988 年 SPICE 被定为美国国家工业标准。与此同时，各种以 SPICE 为核心的商用模拟电路仿真软件，在 SPICE 的基础上做了大量实用化工作，从而使 SPICE 成为最为流行的电子电路仿真软件。 PSPICE 则是由美国 Microsim 公司在 SPICE 2G 版本的基础上升级并用于 PC 机上的 SPICE 版本，其中采用自由格式语言的 5.0 版本自 80 年代以来在我国得到广泛应用，并且从 6.0 版本开始引入图形界面。 1998 年著名的 EDA 商业软件开发商 ORCAD 公司与 Microsim 公司正式合并，自此 Microsim 公司的 PSPICE 产品正式并入 ORCAD 公司的商业 EDA 系统中。目前， ORCAD 公司已正式推出了 ORCAD PSPICE Release 9.0 ，与传统的 SPICE 软件相比， PSPICE 9.0 在三大方面实现了重大变革： 首先，在对模拟电路进行直流、交流和瞬态等基本电路特性分析的基础上，实现了蒙特卡罗分析、最坏情况分析以及优化设计等较为复杂的电路特性分析；第二，不但能够对模拟电路进行，而且能够对数字电路、数 / 模混合电路进行仿真；第三，集成度大大提高，电路图绘制完成后可直接进行电路仿真，并且可以随时分析观察仿真结果。 ORCAD PSPICE Release 9.0 共有六大功能模块，其中核心模块是 PSPICE A/D ，其余功能模块分别是： Capture （电路原理图设计模块）、 Stimulus Editor （激励信号编辑模块）、 Model Editor （模型参数提取模块）、 PSPICE/Probe （模拟显示和分析模块）和 Optimizer （优化模块）。 虽然 PSPICE 应用越来越广泛，但是也存在着明显的缺点。由于 SPICE 软件原先主要是针对信息电子电路设计而开发的，因此器件的模型都是针对小功率电子器件的，对于电力电子电路中所用的大功率器件存在的高电压、大注入现象不尽适用，有时甚至可能导致错误的结果。 PSPICE 采用变步长算法，对于以周期性的开关状态变化的电力电子电路而言，将造成大量的时间耗费在寻求合适的步长上面，从而导致计算时间的延长，有时甚至不收敛。另外，在磁性元件的模型方面 PSPICE 也有待加强 Saber 是美国 Analogy 公司开发并于 1987 年推出的模拟及混合信号仿真软件，被誉为全球最先进的系统仿真软件，也是唯一的多技术、多领域的系统仿真产品。 Analogy 公司在机电一体化和电力电子设计、分析方面居世界领先地位，其产品广泛应用于电力、电子、航空、运输、家用电器及军事等领域。与传统仿真软件不同， Saber 在结构上采用硬件描述语言（ MAST ）和单内核混合仿真方案，并对仿真算法进行了改进，使 Saber 仿真速度更快、更加有效、应用也越来越广泛。应用工程师在进行系统设计时，建立最精确、最完善的系统仿真模型是至关重要的。 Saber 可同时对模拟信号、事件驱动模拟信号、数字信号以及模数混合信号设备进行仿真。利用 Analogy 公司开发的 Calaversas 算法， Saber 可以确保同时进行的两个仿真进程都能获得最大效率，而且可以实现两个进程之间的信息交换，并在模拟和数字仿真分析之间实现了无缝联接。 Saber 适用领域广泛，包括电子学、电力电子学、电机工程、机械工程、电光学、光学、水利、控制系统以及数据采样系统等等。只要仿真对象能够用数学表达式进行描述， Saber 就能对其进行系统级仿真。 在 Saber 中，仿真模型可以直接用数学公式和控制关系表达式来描述，而无需采用电子宏模型表达式。因此， Saber 可以对复杂的混合系统进行精确的仿真，仿真对象不同系统的仿真结果可以同时获得。为了解决仿真过程中的收敛问题， Saber 内部采用 5 种不同的算法依次对系统进行仿真，一旦其中某一种算法失败， Saber 将自动采用下一种算法。通常，仿真精度越高，仿真过程使用的时间也越长。普通的仿真软件都不得不在仿真精度和仿真时间上进行平衡。 Saber 采用其独特的设计，能够保证在最少的时间内获得最高的仿真精度。 Saber 工作在 SaberDesigner 图形界面环境下，能够方便的实现与 Cadence Design System 、 Mentor Graphics 和 Viewlogic 的集成。通过上述软件可以直接调用 Saber 进行仿真。 目前，美国 Analogy 公司与浙江大学电力电子应用技术国家工程研究中心合作成立了 Analogy 亚洲系统仿真中心（ ZASC ），一方面为亚太地区 Saber 用户提供技术支持和技术服务，另一方面也承接电力电子、机电一体化和混合技术的系统仿真、计算机辅助设计项目，并为企业培养系统仿真工程技术人才。