Android仿真软件list_item

SIMPLIS仿真软件1－SIMPLIS介绍

• 导读
• SIMPLIS是什么？
• SIMPLIS的三种分析模式
• SIMPLIS的三个关键概念

• 1. SIMPLIS是时域仿真
• 2. SIMPLIS的模型都是PWL模型
• 3. SIMPLIS的特有的POP的作用以及重要性

• SIMPLIS官方文档介绍

导读

本文是SIMPLIS仿真软件介绍的第一篇文章，旨在简要介绍SIMPLIS以及官网文档。利用好官网资源，不仅可以发现一些新功能给仿真设计带来便利，在Bug出现时还可以在官网文件资源中寻找解决方案。
本文以及本系列的内容基于官方文件加上自己的理解而撰写。翻译以及理解能力有限，若有不当之处还请读者指出。
如果英语可以接受的话当然是自行阅读官网文件，官方文件讲解极其透彻详细。官网网址为：SIMPLIS Documents

SIMPLIS是什么？

SIMPLIS，全称为（SIMulation of Piecewise LInear Systems），是闭环开关电源设计中使用最广泛的仿真工具。相比SPICE ，SIMPLIS可以以 10 到 50 倍的速度执行开关电路的瞬态分析，原因在于对于SIMPLIS 通过使用一系列所谓的piecewise linear(PWL)直线段对设备进行建模而不使用SPICE 技术来解决非线性问题（例如指数表达式）。而且对于开关电路而言，piecewise linear(PWL)模型相比于SPICE有更好的收敛效果。
当然因为很多设备厂商都提供相关的SPICE模型，SIMPLIS也有能力将某种类型的双端或者三端SPICE模型转化为SIMPLIS模型。

SIMPLIS的三种分析模式

SIMPLIS有三种分析模式：Transient（瞬态分析）、Periodic Operating Point（POP）还有AC模式。

1. SIMPLIS 的瞬态分析类似于 SPICE，但运行速度通常快 10-50 倍；
2. 周期性工作点 (POP) 分析是一种独特的分析模式，可快速找到周期性开关系统的稳态工作波形；
3. SIMPLIS AC 分析无需推导平均模型即可找到开关系统的频率响应。

SIMPLIS的三个关键概念

SIMPLIS中有三个关键概念，理解这三个概念对于利用好SIMPLIS是非常有帮助的。

1. SIMPLIS是时域仿真

SIMPLIS旨对电路真实的时域行为进行模拟，真实的电路仅存在于时域中，并不存在于频域中。

2. SIMPLIS的模型都是PWL模型

在SIMPLIS中，一切器件的非线性特性都使用一系列分段的直线来代替。所以SIPLIS与总是想得到设备真实的非线性特性曲线的SPICE模型是非常不同的。

例如下图展示了SIMPLIS的电阻、电容、电感的PWL模型。

对于大部分新用户而言，可能会怀疑使用SIMPLIS所谓的PWL模型仿真结果精度不够高，在查阅之后发现在官网中确实有一篇为了打消用户的疑问而撰写的文档，在该文档中可以看到实验与仿真结果的对比。这里是该文档的链接：Accuracy of SIMPLIS PWL Models感兴趣的同学可以认真查阅。在这里我也将部分结果粘贴如下以供大家阅览：

自振荡反激转换器的对数频率特性曲线（红色为仿真结果，蓝色为硬件测试结果）：

可以看到仿真和真实实验结果还是很相近的。

SIMPLIS也对确保其精确度的原因进行了一定的解释，若想深入了解可以自行查阅官网文档，在这里我进行简略的介绍，不感兴趣的可以跳过。

这里是一个二极管的前向传输特性曲线：

其中红色是SPICE模型曲线，蓝色是SIMPLIS的PWL模型曲线。可以看到其实两者的区别基本上仅在转折处体现，转折处也是SIMPLIS模型薄弱之处，但是对于开关电路而言，一个开关管基本上要么工作在导通状态，要么工作在关断状态，它们之间的切换时间也是非常短的，而在二极管导通或者截至时，PWL曲线还是基本符合SPICE模型曲线的，所以SIMPLIS可以保证结果是精确的。

当然，这也提醒了我们，对于非开关电路，比如一个需要用到前向传输特性的指数性质的模拟乘法器而言，这个时候就需要慎重考虑是否还使用SIMPLIS进行仿真了。

3. SIMPLIS的特有的POP的作用以及重要性

• 作用：SIMPLIS的POP分析可以非常快的找到一个稳定的周期性开关电路的稳态工作点，是SIMPLIS软件的一个重要功能。
• 重要性：对于大部分开关电路来说，如果你想测量该系统的频率特性和观察该系统受扰之后的行为，但是在电路进入稳态之后才开始的。现实当中电路接入稳态当然很快（如果电路是稳定的话），但是仿真时，如果你想对电路仿真一秒钟，那么需要CPU工作的时间可不仅仅是一秒钟。如果在仿真时可以迅速让电路步入稳定状态，那么就会给工程师节省大量的时间。

对于POP的详细工作原理，我将在后续的文章中进行介绍。

SIMPLIS官方文档介绍

SIMPLIS官方文档链接

• 《SIMPLIS Tutorial》：快速入门文档；
• 《What is SIMPLIS》：简要介绍SIMPLIS是什么，有什么功能和特色，也是本文章的参考文档。感兴趣的同学可以再详细阅读；
• 《Advanced SIMPLIS Training》：是在学习了《SIMPLIS Tutorial》之后的进阶版讲解，对于《SIMPLIS Tutorial》中一些功能进行了更详细的介绍；
• 《SIMPLIS Parts》：介绍SIMPLIS各模型；
• 《SIMPLIS Analysis Modes - Overview》：对SIMPLIS三种分析模式的概述；
• 《DVM - Design Verification Module》：DVM是SIMPLIS的一个强大功能，只需要简单设置，就可以自动对电路进行多种测试，如测试负载变化时的暂态过程，帮助工程师节约时间；
• 《SystemDesigner》：用于对数字控制电力电子设备进行建模的指导文档；
• 《User Manual》：用户界面介绍；
• 《SIMetrix Script Manual》：讲解SIMetrix中使用文本语言；
• 《SIMPLIS MDM Beta Tutorial》：标准磁性部件（包括磁芯和电气连线）创建电感器和变压器的物理模型、处理获得磁性元件内部损耗的详细估计等等；
• 《SIMPLIS VH module》：提供快速数字原型设计和验证。

下一篇文章链接：SIMPLIS仿真软件2.1－SIMPLIS快速入门1