[發(fā)明專利]一種開關(guān)電源的仿真設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510348573.8
• 申請日: 2015-06-23
• 公開（公告）號: CN104992003B
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李德恒
• 申請（專利權(quán)）人: 浪潮電子信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 濟南信達專利事務所有限公司 37100
• 代理人: 姜明

本發(fā)明公開了一種開關(guān)電源的仿真設(shè)計方法，具體實現(xiàn)過程為，對開關(guān)電源的設(shè)計進行分析并劃分出不同的模塊，對各個模塊進行建模，將建模好的各個模塊進行連接，對模塊參數(shù)進行修改，設(shè)置仿真條件進行仿真分析，最后，根據(jù)仿真設(shè)計分析結(jié)果進行電路的優(yōu)化更改。該一種開關(guān)電源的仿真設(shè)計方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，既考慮開關(guān)電源芯片的設(shè)計又可以考慮PCB板的設(shè)計，既考慮了直流設(shè)計又考慮了交流設(shè)計，既可以進行時域分析又可以頻域分析。與傳統(tǒng)的頻域仿真相比，開關(guān)電源的仿真設(shè)計覆蓋范圍大大增加，仿真結(jié)果更準確，與實際的設(shè)計及測試結(jié)果更加相符，實用性強，易于推廣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種實用性強、開關(guān)電源的仿真設(shè)計方法。

背景技術(shù)

開關(guān)電源是現(xiàn)代電子技術(shù)中應用領(lǐng)域最廣、結(jié)構(gòu)形式最多、應用數(shù)量最大的電子設(shè)計裝置。其原理是控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時間比，來維持穩(wěn)定的輸出電壓，一般由：控制IC和MOSFET構(gòu)成。現(xiàn)階段的設(shè)計趨勢是將兩者集成到一顆IC，精簡了電路設(shè)計。

現(xiàn)代開關(guān)電源有兩種：一種是直流開關(guān)電源；另一種是交流開關(guān)電源。本設(shè)計主要介紹的只是直流開關(guān)電源。

隨著電子設(shè)計及消費者需求的變化，開關(guān)電源主要向著以下幾個方面發(fā)展：

一、高的轉(zhuǎn)換效率，效率提高可以提高能量的有效轉(zhuǎn)換，節(jié)省電能。二、較小的體積及重量，電子產(chǎn)品逐漸向小型化易用化方面發(fā)展，開關(guān)電源的設(shè)計也越來越趨向于小型輕型化。三、短的設(shè)計周期，只有產(chǎn)品快速高效的設(shè)計出來，才能獲得市場先機及保證占有率。四、模擬數(shù)字電源并存，模擬電源精確，數(shù)字電源易用，兩者又各有不同的優(yōu)缺點，所以未來的開關(guān)電源將出現(xiàn)模擬數(shù)字共存的局面。

開關(guān)電源成為現(xiàn)代電子設(shè)計不可或缺的一部分，電源設(shè)計的好壞直接關(guān)系到產(chǎn)品的成敗，如何快速高質(zhì)量的設(shè)計出電源成為電子產(chǎn)品設(shè)計中的最關(guān)鍵一環(huán)。現(xiàn)階段電子產(chǎn)品的開關(guān)電源設(shè)計都是原理圖設(shè)計，PCB打板，板卡開關(guān)電源設(shè)計測試并設(shè)計優(yōu)化，優(yōu)化后二次打板，二次打板驗證后繼續(xù)測試優(yōu)化，如此反復，直到設(shè)計符合要求。在開關(guān)電源如此循環(huán)往復的調(diào)試過程中，花費了大量時間和PCB設(shè)計成本。而開關(guān)電源的仿真設(shè)計就可以解決這個問題。

但是，現(xiàn)階段開關(guān)電源的電源完整性仿真還處在頻域仿真階段，且仿真結(jié)果與實際設(shè)計的測試結(jié)果還存在一定的差距。此種情況下，提出一種可以時域頻域同時仿真且與實際測試一致的仿真設(shè)計方法變得尤為重要。

基于此，現(xiàn)提供一種開關(guān)電源的仿真設(shè)計方法，無需反復打板調(diào)試即可實現(xiàn)開關(guān)電源設(shè)計的設(shè)計優(yōu)化，且與實際測試結(jié)果一致，可以大大降低設(shè)計時間，減少PCB反復打板的設(shè)計成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)任務是針對以上不足之處，提供一種實用性強、開關(guān)電源的仿真設(shè)計方法。

一種開關(guān)電源的仿真設(shè)計方法，其具體實現(xiàn)過程為：

對開關(guān)電源的設(shè)計進行分析并劃分出不同的模塊，對各個模塊進行建模，將建模好的各個模塊進行連接，對模塊參數(shù)進行修改，設(shè)置仿真條件進行仿真分析，最后，根據(jù)仿真設(shè)計分析結(jié)果進行電路的優(yōu)化更改。

所述開關(guān)電源的設(shè)計劃分出且用于建模的模塊包括：開關(guān)電源輸入模塊建模、VR電路模塊建模、PCB模塊建模、插槽建模、測試治具及負載建模、輸出電容建模，并將各個模型連接起來。

開關(guān)電源輸入模塊的結(jié)構(gòu)為：輸入電壓經(jīng)過一個∏型濾波網(wǎng)絡(luò)濾波，然后輸出濾除噪聲以后的電壓Vin給VR模塊供電；其中∏型濾波網(wǎng)絡(luò)由電容1建模-電感建模-電容2建模組成，電容1為MLCC電容且建模為一個RLC的等效模型，該電容1支路中串聯(lián)有電阻R9、電感L4、電容C1215，其中R9為等效串聯(lián)電阻，L4為等效串聯(lián)電感，C1215為電容1的等效模型；電感建模為電感L2及其等效DCR電阻R2的串聯(lián)；電容2為Bulk電容且建模為電容C5和其等效ESR的串聯(lián)，其中ESR參數(shù)建模到電容C5內(nèi)部。