saber電源仿真之——基礎應用
電路仿真作為電路計算的必要補充和論證手段,在工程應用中起著越來越重要的作用。熟練地使用仿真工具,在設計的起始階段就能夠發現方案設計和參數計算的重大錯誤,在產品開發過程中,輔之以精確的建模和仿真,可以替代大量的實際調試工作,節約可觀的人力和物力投入,極大的提高開發效率。
Saber仿真軟件是一個功能非常強大的電路仿真軟件,尤其適合應用在開關電源領域的時域和頻域仿真。但由于國內的學術機構和公司不太重視仿真應用,所以相關的研究較少,沒有形成系統化的文檔體系,這給想學習仿真軟件應用的工程師造成了許多的困擾,始終在門外徘徊而不得入。
本人從事4年多的開關電源研發工作,對仿真軟件從一開始的茫然無知,到一個人的苦苦探索,幾年下來也不過是了解皮毛而已,深感個人力量的渺小,希望以這篇文章為引子,能夠激發大家的興趣,積聚眾人的智慧,使得我們能夠對saber仿真軟件有全新的認識和理解,能夠在開發工作中更加熟練的使用它,提高我們的開發效率。
下面僅以簡單的實例,介紹一下saber的基本應用,供初學者參考。
在saber安裝完成之后,點擊進入saber sketch,然后選擇file—> new—>schematic,進入原理圖繪制畫面,如下圖所示:
在進入原理圖繪制界面之后,可以按照我們自己的需要來繪制電路原理圖。首先,我們來繪制一個簡單的三極管共發射極電路。
第一步,添加元器件,在空白處點擊鼠標右鍵菜單get part—>part gallery
有兩個選擇器件的方法,上面的左圖是search畫面,可以在搜索框中鍵入關鍵字來檢索,右圖是borwse畫面,可以在相關的文件目錄下查找自己需要的器件。
通常情況下,選擇search方式更為快捷,根據關鍵字可以快速定位到自己想要的器件。
如下圖所示,輸入雙極型晶體管的縮寫bjt,回車確定,列表中顯示所有含有關鍵字bjt的器件,我們選擇第三個選擇項,這是一個理想的NPN型三極管,雙擊之后,在原理圖中就添加了該器件。
依照此方法,我們先后輸入voltage source查找電壓源,并選擇voltage source general purpose添加到原理圖。輸入resistor,選擇resistor[I]添加到原理圖(添加2個)。輸入GND,選擇ground(saber node 0)添加到原理圖,ground(saber node 0)是必須的,否則saber仿真將因為沒有參考地而無法進行。
添加完器件之后,用鼠標左鍵拖動每個器件,合理布置位置,鼠標左鍵雙擊該器件,即可修改必要的參數,在本示例中,僅需要修改電壓源的電壓,電阻的阻值,其他的都不需修改。
然后按下鍵盤的W鍵,光標變成了一個十字星,即表示可繪制wire(連線),將所有的器件連接起來。如下圖所示:
其中電壓源為12V,基極電阻為10k,集電極電阻為1k,共發射極連接。
選擇分析方法,由于這是一個大信號系統,我們尋找的是一個靜態直流工作點,因此我們選擇下圖所示的DC operating point,將basic中的display after analysis項選擇Yes,完成后點擊OK。
直流工作點仿真結果如下:
三極管的基極電壓為0.8422V,集電極電壓為0.06869V,即深度飽和時,Vbe約為0.84V,Vce約為0.069V。
大部分的調試工作都是可以通過仿真來替代的。大部分的設計工作都是可以通過仿真來驗證合理性和可行性的,一旦您掌握了仿真的方法,并能夠熟練的使用,你將終生受益,你可以擺脫大多數低效的調試工作,可以節約大量的時間和精力,可以直觀的看到你的設計結果,而不僅僅是計算書中的計算公式和枯燥的數字。
當你有一個對于電路的新的想法和思路,如果你要驗證它,你可能要花費幾天甚至幾個月的時間去準備器件,焊板子,調試,直到獲得結果。可是如果你用仿真的方法,也許幾分鐘就搞定了,并且通過更改電路和參數,許多靈感就會迸發出來。
對于很多無法通過精確計算來推算的電路,我們通過仿真就可以獲得精確的結果,這對于非線性系統的解決方案而言,真是事半功倍啊,為什么要去求解復雜的矩陣方程?我需要的僅僅是結果而已,過程的推導留給大學老師吧。仿真可以讓我們從復雜的計算中解脫出來,隨心所欲的更改電路參數,然后獲得直觀的結果,當你掌握訣竅的時候,你可以讓自己的開發效率提高十倍!
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