開關電源的SPICE和PSPICE仿真程序

用于開關電源的穩態和瞬態仿真程序有三大類：即離散時域仿真程序；SpICE；以狀態空間均勻法為基礎的專用仿真程序。

SpICE是一種通用集成電路計算機分解程序可以用來對電路進行非線性直流分解、非線性瞬態時域分解和交流小信號時域和頻域分解。在所分解的電路中包括下述的電路元件：電阻、電容、電感、互感、獨立電壓源和電流源，傳輸線及四種受控源，也包括下述的半導體器件：二極管、雙極型晶體管、結型場效應管及MOS場效應管等。

SpICE使用了一組電路模型方程，基本分解工具是牛頓—拉夫遜迭代法。

pSpICE則是SpICE程序的派生軟件。原來用于SpICE的模型，可以筆直移植到pSpICE上來。pSpICE最早于1984年年初在SpICE－2G基礎上提出，并進人商業范疇。今朝已經有pSpICE10等多種版本。SpICE在小型機、工業站上運行，而pSpICE則是在微型計算機上運行的SpICE程序，它兼容SpICE的功能。因此使用pSpICE仿真比使用SpICE更為方便，pSpICE求解方程的辦法是以梯形法和GEAR積分法相結合，以適應病態系統的特點。并采用截短誤差控制時間步長，即可以較快地得到穩定解，又可以保證解的精度。pSpICE在SpICE基礎上某些功能還有所擴充和加強，使用更為方便。

當前SpICE通用電路仿真程序已成為一種工業標準。使用SpICE仿真電力電子電路或系統的緊要優勢是：可以分解功率半導體器件、轉換器電路、電力電子系統（包括反饋控制電路）等，運行時間長是它的緊要缺點。和SpICE程序相同，用pSpICE程序做電路的瞬態分解時，占用較多的機時，這是因為它非得保持內部時鐘步長小于開關間隔，而電路的瞬態應和時間先是遠遠大于開關周期。pSpICE微觀模型可用于仿真功率開關器件、驅動器、吸收電路等。和SpICE相同，利用狀態空間均勻法建立開關轉換器的功率開關仿真模型，pSpICE可用來仿真開關電源。借助開關函數等工具pSpICE可用于分解三相逆變器等。

為了便于用戶使用pSpICE程序進行仿真計算，美國Microsim公司于1992年推出軟件DesignCenter5．1，它是pSpICEWindows版本。軟件中除了pSpICE－5．1程序外，還包括若干輔助程序。例如，繪制仿真模型電路圖程序；顯示電路波形及打印程序；信號源波形出現和編緝程序；幫助用戶提取所需器件的模型參數程序等。與這些輔助程序配合，使用pSpICE5．1時，用戶無須自己寫入文件。

SpICE的仿真結果以數據文件形式表示，可以將它輸人其他軟件如MATLAB等，以便進一步對電路性能進行評估和尋優。MATLAB是一個高性能的數學工具，可以用來處理許多實際的工程和數學問題。MATLAB程序包括：數值分解、矩陣計算、便于使用的優化和繪圖程序等。SpICE的數據文件輸人到MATLAB后，輸出一組性能最優的元件值。

香港理工大學Y．S．Lee等用pSpICE和MATLAB結合，開發了電力電子電路優化用的CAD程序，稱為MATSpICE，其用途包括：建立SpI（E模型，存儲在數據庫內；仿真和性能評估；設計目標和約束含義的描述；多目標優化等。

聲明： 本站所發布文章部分圖片和內容自于互聯網，如有侵權請聯系刪除