开关电源的SPICE和PSPICE仿真程序

　　用于开关电源的稳态和瞬态仿真程序有三大类：即离散时域仿真程序；SPICE；以状态空间平均法为基础的专用仿真程序。

　　SPICE是一种通用集成电路计算机分析程序可以用来对电路进行非线性直流分析、非线性瞬态时域分析和交流小信号时域和频域分析。在所分析的电路中包括下述的电路元件：电阻、电容、电感、互感、独立电压源和电流源，传输线及四种受控源，也包括下述的半导体器件：二极管、双极型晶体管、结型场效应管及MOS场效应管等。

　　SPICE应用了一组电路模型方程，基本分析工具是牛顿—拉夫逊迭代法。

　　PSPICE则是SPICE程序的派生软件。原来用于SPICE的模型，可以直接移植到PSPICE上来。PSPICE最早于1984年年初在SPICE－2G基础上提出，并进人商业领域。现在已经有PSPICE 10等多种版本。SPICE在小型机、工业站上运行，而PSPICE则是在微型计算机上运行的SPICE程序，它兼容SPICE的功能。因此应用PSPICE仿真比应用SPICE更为方便， PSPICE求解方程的方法是以梯形法和GEAR积分法相结合，以适应病态系统的特点。并采用截短误差控制时间步长，即可以较快地得到稳定解，又可以保证解的精度。PSPICE在SPICE基础上某些功能还有所扩充和增强，使用更为方便。

　　当前SPICE通用电路仿真程序已成为一种工业标准。应用SPICE仿真电力电子电路或系统的主要优点是：可以分析功率半导体器件、转换器电路、电力电子系统（包括反馈控制电路）等，运行时间长是它的主要缺点。和SPICE程序一样，用PSPICE程序做电路的瞬态分析时，占用较多的机时，这是因为它必须保持内部时钟步长小于开关间隔，而电路的瞬态响应时间先是远远大于开关周期。PSPICE微观模型可用于仿真功率开关器件、驱动器、吸收电路等。和SPICE一样，利用状态空间平均法建立开关转换器的功率开关仿真模型，PSPICE可用来仿真开关电源。借助开关函数等工具PSPICE可用于分析三相逆变器等。

　　为了便于用户应用PSPICE程序进行仿真计算，美国Microsim公司于1992年推出软件Design Center 5．1，它是PSPICE Windows版本。软件中除了PSPICE－5．1程序外，还包括若干辅助程序。例如，绘制仿真模型电路图程序；显示电路波形及打印程序；信号源波形产生和编缉程序；帮助用户提取所需器件的模型参数程序等。与这些辅助程序配合，应用PSPICE 5．1时，用户无须自己写入文件。

　　SPICE的仿真结果以数据文件形式表示，可以将它输人其他软件如MATLAB等，以便进一步对电路性能进行评估和寻优。MATLAB是一个高性能的数学工具，可以用来解决许多实际的工程和数学问题。MATLAB程序包括：数值分析、矩阵计算、便于应用的优化和绘图程序等。SPICE的数据文件输人到MATLAB后，输出一组性能最优的元件值。

　　香港理工大学Y．S．Lee等用PSPICE和MATLAB结合，开发了电力电子电路优化用的CAD程序，称为MATSPICE，其用途包括：建立SPI（E模型，存储在数据库内；仿真和性能评估；设计目标和约束定义的描述；多目标优化等。