【正文】 化工作，從而使SPICE成為最為流行的電子電路仿真軟件。1998年著名的EDA商業(yè)軟件開發(fā)商ORCAD公司與Microsim公司正 式合并，自此Microsim公司的PSPICE產(chǎn)品正式并入ORCAD公司的商業(yè)EDA系統(tǒng)中。PSPICE軟件的使用已經(jīng)非常流行。 （2）組成PSPICE是計算機(jī)輔助分析設(shè)計中的電路模擬軟件。用戶根據(jù)要求來設(shè)置不同的參數(shù)，分析電路的頻率響應(yīng)，測試電路的瞬態(tài)響應(yīng)，還可以對電路進(jìn)行交直流分析、噪聲分析、最壞情況分析等，使用戶的設(shè)計達(dá)到最優(yōu)效果。而仿真技術(shù)可將“實驗”與“修改”合二為一。它的用途非常廣泛，不僅可以用于電路分析和優(yōu)化設(shè)計，還可用于電子線路、電路和信號與系統(tǒng)等課程的計算機(jī)輔助教學(xué)。被公認(rèn)是通用電路模擬程序中最優(yōu)秀的軟件，具有廣闊的應(yīng)用前景。在電路系統(tǒng)仿真方面，PSPICE可以說獨具特色，是其他軟件無法比擬的，它是一個多功能的電路模擬試驗平臺，PSPICE軟件由于收斂性好，適于做系統(tǒng)及電路級仿真，具有快速、準(zhǔn)確的仿真能力。只要熟悉Windows操作系統(tǒng)就很容易學(xué)，利用鼠標(biāo)和熱鍵一起操作，既提高了工作效率，又縮短了設(shè)計周期。b)功能強(qiáng)大，集成度高在PSPICE內(nèi)集成了許多仿真功能，如：直流分析、交流分析、噪聲分析、溫度分析等 ，用戶只需在所要觀察的節(jié)點放置電壓（電流）探針，就可以在仿真結(jié)果圖中觀察到其“電壓（或電流）時間圖”。另外，用戶還可以對仿真結(jié)果窗口進(jìn)行編輯，如添加窗口、疊加圖形等 ，還具有保存和打印圖形的功能，這些功能都給用戶提供了制作所需圖形的一種快捷、簡便的方法。（1） 直流分析非線性直流分析功能簡稱直流分析。對電路進(jìn)行的直流分析主要包括直流工作點分析、直流掃描分析和轉(zhuǎn)移函數(shù)分析。通過對電路進(jìn)行直流工作點的分析，可以知道電路中各元件的電壓和電流，從而知道電路是否正常工作以及工作的狀態(tài)。直流掃描分析主要是將電路中的直流電源、工作溫度、元件參數(shù)作為掃描變量，讓這些參量以特定的規(guī)律進(jìn)行掃描，從而獲取這些參量變化對電路各種性能參數(shù)的影響。與直流掃描分析相類似的還有溫度分析。因為電路的主要器件的特性都是與溫度有關(guān)的，所以這就為分析電路在環(huán)境變化是的工作情況提供了一種非常有用的工具。（2） 暫態(tài)分析非線性暫態(tài)分析簡稱為暫態(tài)分析。時域分析是指在某一函數(shù)激勵下電路的時域響應(yīng)特性。（3）交流分析線性小信號交流分析簡稱為交流分析。這種分析等效于電路的穩(wěn)態(tài)分析即頻域分析。小信號轉(zhuǎn)移特性分析主要分析在小信號輸入的情況下，電路的各種轉(zhuǎn)移函數(shù)，通常分析的是電路的電壓放大倍數(shù)。通過噪聲分析可以計算出各器件在某一輸出節(jié)點產(chǎn)生的總噪聲以及某一輸入節(jié)點的等效輸入噪聲。（4） 靈敏度分析靈敏度分析包括直流靈敏度分析和蒙特卡羅分析兩種。它是在工作點附近將所有的元件線性化后，計算各元器件參數(shù)值變化時對電路性能影響的敏感程度。對于那些對電路性能有重要影響的元件，要在電路的生產(chǎn)或元件的選擇時給予特別的關(guān)注。 6）利用Probe觀察模擬結(jié)果。VT的占空比Dy必須小于1。圖1 boost型DCDC轉(zhuǎn)換器boost變換器的參數(shù)計算與器件選擇：流過電感L的電流最大值 (1)其中為輸入電流，為負(fù)載電流，為占空比，為開關(guān)頻率。開關(guān)管VT和續(xù)流二極管D的電壓定額為 (2) 開關(guān)管VT和續(xù)流二極管D的電流定額為 (3)濾波電感的計算，由 (4) 得濾波電感量為 (5)濾波電容的計算，如果輸出電壓脈動很小，則輸出脈動電壓由下式?jīng)Q定： (6)濾波電容量為 (7) buck 型DCDC轉(zhuǎn)換器buck 型DCDC轉(zhuǎn)換器是一種降壓型DCDC變換電路，輸出電壓小于或等于輸入電壓。圖2 buck型DCDC轉(zhuǎn)換器buck變換器的參數(shù)計算與器件選擇：流過電感L的電流最大值 (8)其中為負(fù)載電阻，為負(fù)載電流，為占空比，為開關(guān)周期。開關(guān)管VT和續(xù)流二極管D的電壓定額為 (9)開關(guān)管VT和續(xù)流二極管VD的電流定額為 (10)濾波電感的計算，由 (11)得濾波電感量為 (12)當(dāng)=，L最大。輸出電壓極性和輸入電壓極性相反。圖3 buck/boost型轉(zhuǎn)換器功率開關(guān)管 Vt導(dǎo)通時，隔離二極管 D因承受反向偏壓而關(guān)斷。隔離二極管D因承受正向電壓而導(dǎo)通，忽略 D的正向電壓降，電感兩端的電壓即為輸出電壓 Uo，即 (18)功率開關(guān)管關(guān)斷期間，電感 L 中的貯能通過負(fù)載電阻 RL和濾波電容 C 釋放，iL由最大值開始下降： (19)當(dāng) VT關(guān)斷結(jié)束（t=ton+toff）時，電感電流下降到最小值，即 (20)將電感電流的最小值代入表達(dá)式中，可得 (21)由上式可見，當(dāng)占空比 大于 時，輸出電壓高于輸入電壓；當(dāng)占空比小于 時，輸出電壓低于輸入電壓，因此，該電路稱為升壓/降壓型 DCDC 轉(zhuǎn)換器[4]。即通過對一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制來等效地獲得所需要波形(含形狀和幅值)。效果基本相同是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。以正弦PWM控制為例。這些脈沖寬度相等，都等于如果把上述脈沖列利用相同數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖代替，使矩形脈沖的中點和相應(yīng)正弦波部分的中點重合，且使矩形脈沖和相應(yīng)的正弦波部分面積(沖量)相等，就得到PWM波形。根據(jù)面積等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的?？梢姡玫降腜WM波形和期望得到的正弦波等效。由于調(diào)制信號通常為頻率變化的方波信號，因此，PFM也叫做方波FM，PWM是頻率的寬和窄的變化,PFM是頻率的有和無的變化, PWM是利用波脈沖寬度控制輸出,，它的特點是噪音低、滿負(fù)載時效率高且能工作在連續(xù)導(dǎo)電模式，現(xiàn)在市場上有多款性能好、價格低的PWM集成芯片，如UCl842／2842／384TDAl684TL49SGl525／2525／3525等；PFM具有靜態(tài)功耗小的優(yōu)點，但它沒有限流的功能也不能工作于連續(xù)導(dǎo)電方式，具有PFM功能的集成芯片有MAX64TL497等；其基本工作原理就是當(dāng)輸出電壓Vo升高時，控制器輸出信號的脈沖寬度不變而周期變長，使占空比減小，Vo降低。存在以下缺點：負(fù)載調(diào)整范圍窄，濾波成本高[5]。將待機(jī)信號加在其PW/引腳上，在額定負(fù)載條件下，該引腳為高電平，電路工作在PWM模式，當(dāng)負(fù)載低于某個閾值時，該引腳被拉為低電平，電路工作在PFM模式。通過降低時鐘頻率和切換工作模式實現(xiàn)降低待機(jī)工作頻率，提高待機(jī)效率，可保持控制器一直在運作，在整個負(fù)載范圍中，輸出都能被妥善的調(diào)節(jié)。輸出電壓降和過沖值都保持在允許范圍內(nèi)[7]。將負(fù)載端反饋信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電平，在時鐘上升沿檢測該反饋信號電平?jīng)Q定是否在該時鐘周期內(nèi)工作，調(diào)節(jié)開關(guān)管的導(dǎo)通時間，從而穩(wěn)定輸出電壓。存在如下缺點：輸出紋波大，輸入電壓調(diào)整能力弱[6]。電壓和電流變化的速度很快，波形出現(xiàn)了明顯的過沖，從而產(chǎn)生了開關(guān)噪聲。硬開關(guān)電路及其導(dǎo)通與關(guān)斷過程波形圖如圖5至圖8所示[7]。 圖9 軟開關(guān)降壓型電路圖 其特點：軟開關(guān)電路中增加了諧振電感Lr和諧振電容Cr，與濾波電感L、電容C相比，Lr和Cr的值小得多，同時開關(guān)S增加了反并聯(lián)二極管，而硬開關(guān)電路中不需要這個二極管。其電壓、電流波形圖如圖10至圖12所示[8]。 圖13 零電壓型準(zhǔn)諧振Buck變換電路零電壓型準(zhǔn)諧振Buck變換器也可分為六個工作階段，如圖14所示。t0之前，開關(guān)管Q1處于導(dǎo)通狀態(tài)，二極管D處于截止?fàn)顟B(tài)，Cr上的電壓UCr=0，流過Lr的電流為輸出電流Io。當(dāng)VCr上升到輸入電壓Uin時，二極管D兩端的電壓UD下降到零，D導(dǎo)通，這個階段結(jié)束。當(dāng)UCr諧振到峰值，iLr下降到零，這個階段結(jié)束。 t3t4階段，t3時刻以后，UCr繼續(xù)下降，iLr反向減小，直到UCr=0，這個階段結(jié)束。這個階段Q1在零電壓導(dǎo)通。一個周期結(jié)束。（2） 零電流準(zhǔn)諧振在基本Buck變換器電路中加入Lr、Cr，變成串聯(lián)電感型零電流開關(guān)，構(gòu)成零電流型準(zhǔn)諧振Buck變換器，如圖15所示。其工作波形如圖16所示。由于iLrIo，iLr 在Vin的作用下線性上升。 t1t2階段，t1時刻，iLr上升到輸出電流Io，二極管D截止，電感Lr和電容Cr開始諧振，通過開關(guān)管Q1上的電流iLr近似為正弦波，加在二極管VD上的電壓和諧振電容上的電壓一樣，也是正弦波，其峰值達(dá)到兩倍的輸入電壓。tb時刻當(dāng)iLr再次諧振回到零，這個階段結(jié)束。t2t3階段，在這一個時間段，開關(guān)管Q1已斷開，二極管D還處于截止?fàn)顟B(tài)，輸出電流Io通過Cr流通，電容Cf處于線性放電狀態(tài)。VCr=0。調(diào)節(jié)這個時間段長度可調(diào)節(jié)輸出電壓，這種調(diào)節(jié)方式是調(diào)節(jié)開關(guān)周期實現(xiàn)調(diào)壓，也就是調(diào)頻調(diào)壓。 零開關(guān)PWM 零開關(guān) PWM 轉(zhuǎn)換器可分為零電壓開關(guān) PWM 轉(zhuǎn)換器和零電流開關(guān)PWM 轉(zhuǎn)換器[10]。與準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器不同的是，諧振元件的諧振工作時間與開關(guān)周期相比很短，一般為開關(guān)周期的1/10~1/5。下圖為該轉(zhuǎn)換器在一個 PWM 周期內(nèi)的工作波形：圖18 零電壓PWM一個周期工作波形圖ZVS PWM 轉(zhuǎn)換器可以實現(xiàn)恒頻控制的 ZVS，而且電流應(yīng)力小，但電壓應(yīng)力較大。零電流開關(guān)PWM：下圖為零電流PWM轉(zhuǎn)換器電路圖圖19 零電流PWM轉(zhuǎn)換器其中，VT1為主開關(guān)管，VT2為輔助開關(guān)管，VDT1和 VDT2分別為與主開關(guān)管與輔助開關(guān)管反并聯(lián)的場效應(yīng)管的體內(nèi)二極管，Lr與 Cr分別為諧振電感與諧振電容。 變換器開關(guān)管驅(qū)動電