[发明专利]一种开关电源的仿真设计方法

说明书

本发明公开了一种开关电源的仿真设计方法，具体实现过程为，对开关电源的设计进行分析并划分出不同的模块，对各个模块进行建模，将建模好的各个模块进行连接，对模块参数进行修改，设置仿真条件进行仿真分析，最后，根据仿真设计分析结果进行电路的优化更改。该一种开关电源的仿真设计方法与现有技术相比，既考虑开关电源芯片的设计又可以考虑PCB板的设计，既考虑了直流设计又考虑了交流设计，既可以进行时域分析又可以频域分析。与传统的频域仿真相比，开关电源的仿真设计覆盖范围大大增加，仿真结果更准确，与实际的设计及测试结果更加相符，实用性强，易于推广。

技术领域

本发明涉及电子技术领域，具体地说是一种实用性强、开关电源的仿真设计方法。

背景技术

开关电源是现代电子技术中应用领域最广、结构形式最多、应用数量最大的电子设计装置。其原理是控制开关管开通和关断的时间比，来维持稳定的输出电压，一般由：控制IC和MOSFET构成。现阶段的设计趋势是将两者集成到一颗IC，精简了电路设计。

现代开关电源有两种：一种是直流开关电源；另一种是交流开关电源。本设计主要介绍的只是直流开关电源。

随着电子设计及消费者需求的变化，开关电源主要向着以下几个方面发展：

一、高的转换效率，效率提高可以提高能量的有效转换，节省电能。二、较小的体积及重量，电子产品逐渐向小型化易用化方面发展，开关电源的设计也越来越趋向于小型轻型化。三、短的设计周期，只有产品快速高效的设计出来，才能获得市场先机及保证占有率。四、模拟数字电源并存，模拟电源精确，数字电源易用，两者又各有不同的优缺点，所以未来的开关电源将出现模拟数字共存的局面。

开关电源成为现代电子设计不可或缺的一部分，电源设计的好坏直接关系到产品的成败，如何快速高质量的设计出电源成为电子产品设计中的最关键一环。现阶段电子产品的开关电源设计都是原理图设计，PCB打板，板卡开关电源设计测试并设计优化，优化后二次打板，二次打板验证后继续测试优化，如此反复，直到设计符合要求。在开关电源如此循环往复的调试过程中，花费了大量时间和PCB设计成本。而开关电源的仿真设计就可以解决这个问题。

但是，现阶段开关电源的电源完整性仿真还处在频域仿真阶段，且仿真结果与实际设计的测试结果还存在一定的差距。此种情况下，提出一种可以时域频域同时仿真且与实际测试一致的仿真设计方法变得尤为重要。

基于此，现提供一种开关电源的仿真设计方法，无需反复打板调试即可实现开关电源设计的设计优化，且与实际测试结果一致，可以大大降低设计时间，减少PCB反复打板的设计成本。

发明内容

本发明的技术任务是针对以上不足之处，提供一种实用性强、开关电源的仿真设计方法。

一种开关电源的仿真设计方法，其具体实现过程为：

对开关电源的设计进行分析并划分出不同的模块，对各个模块进行建模，将建模好的各个模块进行连接，对模块参数进行修改，设置仿真条件进行仿真分析，最后，根据仿真设计分析结果进行电路的优化更改。

所述开关电源的设计划分出且用于建模的模块包括：开关电源输入模块建模、VR电路模块建模、PCB模块建模、插槽建模、测试治具及负载建模、输出电容建模，并将各个模型连接起来。

开关电源输入模块的结构为：输入电压经过一个∏型滤波网络滤波，然后输出滤除噪声以后的电压Vin给VR模块供电；其中∏型滤波网络由电容1建模-电感建模-电容2建模组成，电容1为MLCC电容且建模为一个RLC的等效模型，该电容1支路中串联有电阻R9、电感L4、电容C1215，其中R9为等效串联电阻，L4为等效串联电感，C1215为电容1的等效模型；电感建模为电感L2及其等效DCR电阻R2的串联；电容2为Bulk电容且建模为电容C5和其等效ESR的串联，其中ESR参数建模到电容C5内部。