开关电源的仿真软件用哪个好（开关电源的仿真软件用哪个）

概述

关于电力电子仿真软件的网上文章有很多错误和过时的信息。本文试图总结和介绍不与电网/电力系统相连的独立电力电子开关系统(简称电源)的仿真。为了给初学者一个基本的概念，在此指出以下的文字都是描述同一个模拟对象，它利用电力电子技术进行以下四种功率(电压/电流)变换：

电子转换器电力电子转换器

电力变换器

开关转换器

开关调节器

开关模式电源(SMPS)

对于电源应用，本文介绍的常见主流仿真软件如下：

公司名称：Saber USA，官方网站

新思科技

https://saber-solutions.com/saber-rd/

https://www . synopsys . com/verification/virtual-prototyping/saber . html

美国PSIM

POWERSIM

3359 powersimtech . com/products/psim/capabilities-applications/plecs Switzerland

普莱希姆有限公司

https://www.plexim.com/products/plecsSIMULINK

美利坚合众国

Mathworks

https://www.mathworks.com/products/simulink.htmlSIMetrix

/SIMPLIS

不列颠，英国

西蒙特里克斯

美利坚合众国

SIMPLIS

https://www.simetrix.co.uk/

https://www.simplistechnologies.com/

PsPice美国

节奏

https://www.pspice.com/LTspice

阿迪

3359 www . analog . com/en/design-center/design-tools-and-calculators/lt spice-simulator.html感应特性如下：

特性Saber支持SPICE模型的导入，以及强大而复杂的设备建模能力。

复杂分析运行缓慢。

复分析函数对于实际工程来说是非常全面的。

PSIM支持开关器件的高阶非线性行为模型和开关器件的SPICE模型(嵌入式LTspice)

理想情况下，模拟速度更快。

Simcoder与TI C2000联动，数字控制验证方便。

PLECS是比较理想的元件，但是支持基于开关时间的电压电流损耗查找表功能，基于磁路的磁性元件模型，热等效电路的热分析。

仿真速度极快，非常适合原理验证、方案快速分析和数字控制的C代码实现。

支持联动TI C2000，或配合RTBOX实现HIL硬件在环仿真

前期SIMULINK主要针对纯理想器件，近期版本支持器件的高阶非线性行为模型。

最近版本优化了模拟算法，模拟速度比以前快了很多。

适用于复杂数字控制、复杂逻辑功能和高端算法的实现。

可以方便地与MATLAB的其他工具配合进行复杂的建模和数学分析。

建立更复杂的电网系统进行模型验证。

与外部真实系统的数据交互和联合仿真。

西蒙特里克斯

/SIMPLIS

支持简单和高阶非线性行为模型，还导入了SPICE模型。

仿真速度快。

内置大量封装的低级数模逻辑控制模块，这些模块在功率ic中很常见，适用于IC行为建模。

附带许多专门针对电源应用的器件建模和分析模块。

Pice支持导入PsPice模型。

模拟速度慢。

在SPICE模型下观察真实行为和寄生效应等波形细节。

很容易和IC供应商提供的SPICE模型形成生态。

电源分析工具不足。

LTSPICE支持导入SPICE模型。

优化了开关转换，仿真速度更快。

在SPICE模型下观察真实行为和寄生效应等波形细节。

内置LT(ADI)公司的大量器件型号

电源分析工具不足。

限于篇幅，本文只谈每个软件的关键特性。更多详情请参考官网相关资料。

军刀

Saber本身就很高大上，电源的模拟是SABER的一个应用领域。

Saber可以支持仿真结果，并将其与设计规范的预设设计目标(电压/电流/纹波/输入和输出效率等)进行比较。).

与你过去可能见过的旧版本不同，当前版本的SABER包含两个模块：SaberEXP和SaberRD。

SaberEXP专门设计用于优化开关转换器的仿真速度，线性处理(有些也称为PWL模型)以最少的近似损失完成。它有stro

SaberRD更加强大和专业，可以在多个领域进行设计(包括热磁机械物理等。).进一步定制每个器件的特性，包括导入SPICE模型。更先进的是，它支持参数扫描、最坏情况分析、可靠性分析(应力和功能安全)以及并行仿真，以提高运行速度。以下是上述降压电路输出电压的最差情况分析示例。

利用供应商数据表提供的数据，我们可以在Saber中完成各个部件的详细建模(查表、曲线、公式)和参数定制。Saber支持供应商数据表曲线的自动绘制。

SaberEXP和SbaerRD可以用来完成理想模型的构建和实际工程原型的验证，形成从简单到复杂的设计闭环。

PSIM

PSIM是专为电力电子和电机驱动应用开发的。

早期，PSIM以元件理想、仿真速度超快、收敛性强著称。

但从PSIM 11开始，在快速仿真的基础上，为了提高仿真的真实性，兼容SPICE仿真系统，每个设备PSIM同时支持PSIM模型(理想或二级各种参数的非线性模型)或SPICE模型(称为PSIM-SPICE pro)的定义。

此外，PSIM开始支持在内部直接嵌入LTspice进行模拟。

PSIM支持各种代码模块，可用于验证各种数字控制程序。

此外，最具特色的是PSIM的SimCoder模块，具有实时数字控制的巨大仿真优势。

它内置了TI C2000 MCU等多个子模块，可以直接引入C2000的ePWM/CAN/SPI/SCI/ADC模块，用代码连接到处理器在环电路。

同时，PSIM通过直接配置模块支持C2000控制代码的导出。通过代码生成模块，我们可以在PSIM C2000模块中配置参数，链接CCS软件，生成实际的C2000代码，从而实现实际的控制。

PLECS

PLECS是最早嵌入MATLAB-SIMULINK中的一个组件，它的存在是为了弥补SIMULINK对电力电子系统组件的支持不足，以及开关变换器仿真算法不合适导致的仿真速度慢。后来因为采用了完美的组件模型，简洁高效，速度极快，非常适合验证系统的拓扑原理和控制算法，所以独立出来，有了单机版。

值得一提的是，PLECS是纯理想元件的仿真工具，但也支持损耗和发热的仿真。与PSIM引入SPICE和switch高阶模型不同，PLECS通过已知的(或由制造商建模的)EOF和热参数数据，以查表的方式为极限运行速度建立模型。虽然其效果取决于参数源的准确性，但它是一种快速评估系统性能的模拟方法。

此外，与PSIM类似，PLECS也有一个支持TI C2000 MCU(TI C2000 Code generation)的模块，这里不再赘述。

PLECS可以很容易地配合自己的RT BOX实现半实物电力电子半实物仿真，非常有利于项目的快速验证。

SIMULINK

嵌入在MATLAB中，所以数模混合电路的复杂模型、复杂处理逻辑和先进控制算法的建模/验证能力得益于MATLAB。MATLAB也有许多工具包，支持控制系统的自动分析、自动优化和校正。

然而，SIMULINK对功率元件库的支持很弱，并且仅限于纯理想器件。由于仿真算法没有专门优化开关电路，整体仿真速度较慢。

近年来，SIMULINK对电力电子转换电路的支持做了很多优化。对于开关元件，支持定制其特性曲线，以逼近真实的非线性行为模型，从而获得损耗/效率/热模拟等模拟能力。从这个角度来看，它相当于吸收了PSIM和PLECS的一些优点。

值得一提的是，新版SIMULINK还支持基于SPICE的网表转换功能，一定程度上支持基于SPICE模型的仿真。

此外，由于MATLAB功能强大，适用于复杂的数字控制、复杂的逻辑函数、高端算法的实现，SIMULINK可以配合MATLAB的其他工具进行复杂的建模和数学分析，甚至可以搭建更复杂的电气和电网系统进行模型验证。

同样，它与许多真实微处理器(包括TI C2000)的链接、与外部真实系统/其他软件的数据交互接口、硬件在环、代码生成/验证/基于模型的设计等。自然也不在话下。这里没有太多的扩展。

SIMPLIS

SIMPLIS可以说是致力于电源仿真，包括板级和IC行为级的电路仿真。

它的出现弥补了传统SPICE仿真面对开关变换器时存在的仿真速度慢、收敛性差、对频域环路分析支持弱等缺点(不需要专用工具，需要额外的脚本和自建模型)。

SIMPLIS采用多级线性化PWL模型仿真，基本可以达到类似SPICE仿真的效果，但速度比SPICE仿真快很多。下面是一个对比：

SIMPLIS非常适合使用简单的0级-2级非线性模型而不损失精度，并且可以实现非常快速的验证。其内置的海量非线性元件足以实现非理想系统的详细波形验证和损耗/效率分析。同时，如果需要更精确的结果，还支持导入SPICE模型进行仿真分析(可以切换到SIMETRIX模拟器)。

SIMPLIS内置了大量功率ic中常见的封装低级数模逻辑控制模块，并附加了许多专门针对电源应用的建模和分析模块，优化了环路分析和参数扫描等常见功能。

另外，如MDM磁元件模块，可以将最接近的磁元件模型导入仿真(8.4版本以后)，显示设计结果的波形和损耗。

对于数字控制，SIMPLIS有大量的数字电路元件库，也支持verilog-A/HDL等代码输入(8.4以后支持C)，但不直接支持市面上各种微控制器的联动，这是数字控制的一个不足。

用于微机系列的通用电路分析程序（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis的缩写）

著名的SPICE仿真软件，绝大多数人应该是从大一的电路理论实验课开始接触的。但需要注意的是，它不是专门为开关变换器开发的，其电路分析功能非常复杂，可以和其他外部元件一起完成系统级仿真。

我们可以很容易地通过PsPice导入SPICE模型来保证仿真结果的准确性，但代价也是显著的——慢。

另外，可以看出PsPice还没有开发出专门针对电源仿真的工具包，所以需要构建环路分析等特殊模块，可以通过额外的sPice指令来实现。

对于电源仿真，PsPice最大的优势就是大部分IC和半导体供应商都会直接提供PsPice或spice模型，可以方便直接的导入Pspice软件中使用和仿真，验证最接近真实系统的详细波形和功能。

这个优势不仅限于功率IC。基于spice模型对信号链的精确模拟，Pspice也具有无可比拟的优势。

LTspice

SPICE仿真软件，起源于LinearTech(后被ADI收购)，相比PsPice有很多简化的功能。由于LT以功率IC闻名，所以LTSPICE确实提高了开关稳压器的仿真速度，相比标准的SPICE仿真器有了很大的提高。

因此，LTSpice适用于以模拟开关转换器为主，需要较快的模拟速度，需要导入Spice模型的用户。

另外一个重要的价值是，LTSpice完全免费，并且内置了LT(ADI)的大量元器件模型。

其他的

其他常用的电子电气仿真软件，如Intusoft的ISspice，NI的Multisim，Ti的TIna，Hspice，PSCAD，Proteus等。都不是针对电源应用开发的，或者在电源仿真应用中失去主流/优势，本文就不介绍了。

各半导体IC公司推出的产品，如TI的PsPice、ADIsimPE等。脱胎于上述软件，不单独列出。

各半导体IC公司推出的辅助CAD电源设计工具，如TI的Webench、ADI的LTpowerCAD、英飞凌的PowerEsim、ONsemi的WebDesigner、MPS的MPSmart、瑞萨的iSim、Maxim的EE-Sim等。都不是严格意义上的专业仿真软件，所以本文就不介绍了。

编辑：李倩