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基于 saber 软件的电源仿真
最近正在边学边用 saber 仿真软件。说说我个人目前的心得体会
吧。
我比较熟悉的仿真软件是 multisim,这款软件其内部的电路模型
相较与 saber 软件的电路模型简单多了。换句话说 saber 软件的电路
模型更加接近与实际的电路。好处就是电路的仿真更加符合实际情况,
坏处就是需要考虑设置的参数多了不少,不易于上手。
saber 软件优于常规仿真软件的另一个特点是其磁性元件的参数
设置较复杂,需要花点时间熟悉。
最近花了不少的时间在学习 sbaer 软件,相较于 multisim 仿真软
件来说,前者上手难度大了不少,但其仿真功能也强大了很多。
《开关电源技术闲思》一帖中,我使用 mutilsm 软件对常规的开关
电源进行了开环仿真操作,个人觉得此帖对于大家入门有很大的帮助。
saber 仿真一帖,我想将难度提高一点,讲一点开关电源中的技术难
点,主要针对电源技术中的磁材特性展开讨论。
很多初学者对于仿真软件的理解是电路原理图的直接复制。什么
意思呢,通俗的解释是初学者希望仿真软件可以直接将自己设计的电
路运行起来。这样的理解不能说错,但至少是片面的的,大家不能对
仿真软件寄予过高的期望。
仿真软件中的元器件并不是真正的元器件,而仅仅是真实器件的
模型构造而已。很多时候,模拟电路直接通过仿真软件搭建运行是行
不通的,导致的结果就是软件报错,专业术语叫作不收敛。

针对仿真软件不收敛问题解释一下。
我们知道开关电源是一个闭环控制系统,通电瞬间至其稳定工作
是需要一段时间的。在这段时间中,系统由开机状态过渡到振荡状态,
最终趋于稳定状态。这是现实世界中开关电源正常工作所经历的过程。
而基于仿真软件设计的电路系统,它也需要经历上述过程,最终
达到稳态。但由于元器件,电子线路等均是基于实物的仿真模型,所
以实际上,仿真电路系统在运行时不能趋于稳态,也就是说它一直处
于振荡状态,最终导致软件出错。我们将处于振荡状态的电路问题命
名为不收敛问题,也即发散问题。
这就是为什么电路原理没有问题,但仿真电路却总是出错的原因。
最终原因还是我们自己没有真正了解仿真软件的特点。
仿真电路在实际的工作应用中,个人觉得其对我的帮助很大。
我买了很多的电子类专业书籍,看到好的新奇的电路,我都要验
证一番。在之前的帖子中我提到过我不相信浮于纸面上的知识。验证
电路的方法有两种。我之前一直坚持采用实物验证法,即采用元器件
直接将电路搭出来,元器件参数均手动计算,节点参数必须通过示波
器万用表等测量并与书籍上提供的参数进行对比。这样的好处是直观,
理解透彻,但是其弊端是不方便,成本较高,测试参数受限与手头上
的仪器,遇到相对较复杂的电路,还需要颇费一点周折。
而使用仿真软件来验证电路特性则方便很多,同时仿真软件中提
供的各类测试仪器也较齐全。不过其缺点是受限于电子技术人员的水
平,也即是其对电路的理解程度。如果水平较高者,看到好的电路,

可以选择合适的器件模型来搭建电路,从而得到近似于实物的电气参
数。对于菜鸟来说,由于其对电路的理解不透彻,只会依葫芦画瓢,
导致的结果是电路仿真不收敛,从而报错。
实物验证与仿真电路验证各有其优缺点,合理使用仿真电路,可
以帮助大家快速提升电子技术水平。但真正把仿真软件用好的人,我
目前遇到的不多。说这句话不是为了打击大家的学习热情,而是希望
大家共同努力,埋头苦干,将自己的手艺学精。古语有云知耻近乎勇,
愿人人皆是勇士,和大家共勉。
这段时间将 saber 软件和 multisim 软件进行对比着学习,发现
saber 软件相较于后者确实有很多的优势。
目前正在着手磁放大技术的学习,saber 软件提供的磁材模型非
常全面,对于个人的仿真学习相当有帮助。
接下来我会把我个人使用 saber 软件仿真学习磁放大器的心得体
会写出来,共享给大家。
结合 saber 软件讲解磁放大技术之前,我想先提一个问题。在电
子技术领域,哪些元器件可以当做开关。看到这个问题,很多朋友可
能觉得太简单了。常见的用于开关的电子元器件有三极管,MOS 管,
晶闸管,继电器,交流接触器。
上述元器件之所以能当做开关使用的原理很简单。三极管,MOS
管,晶闸管是根据半导体 PN 结的特性实现的。继电器,交流接触器
是通过电流产生的磁场吸合机械式开关实现的。这些元器件的工作原
理很好理解。现在的问题来了,电感可以当做开关使用吗?

初次接触这个问题,大家一定认为电感不可以当做开关使用。
在很多人的常识中,觉得电感就是个滤波储能元件,怎么可以当做开
关呢。前文讲述的用于开关的元器件好歹还有个控制端。电感这玩意
就两端口,分别为输入端和输出端,连控制端都没有怎么当做开关
呢?
对于电感的认识,很多人还仅仅停留在直观认识的层面。下面我
们就先从直观的角度来复习一下工字电感的组成。常规的工字电感通
常由两部分组成,分别为漆包线绕制的感应线圈以及工字磁芯。这里
的工字磁芯有两个作用,第一是负责电磁场转换,第二是当作绕制感
应线圈的骨架。
下图分为为工字电感的磁芯以及成品工字电感
在上文中,我们讲到电感只有两个端口,分别为输入和输出端口。
这两端口分别对应着感应线圈的两头。它是怎么实现控制的呢。上文
我们已经讲到电感是由感应线圈和磁芯组成的。既然感应线圈对应着
输入和输出端口,很显然想在感应线圈上做文章是行不通的。那答案
显而易见,想要把电感当做开关只能从磁芯的角度去思考其原理了。
电感到底是怎么实现开关作用的呢,先埋个伏笔,明天开始正式

讲解。
今天开始正式讲解磁放大器的技术原理。今天主要讲解有关磁的
物理学概念。大多数人之所以觉得磁性材料难学,是因为他没有搞懂
磁学相关的概念。夯实磁学概念是相对较痛苦的,但是一旦你真正理
解了磁学的相关概念,对后面的磁性器件的原理以及设计帮助会很大。
大家需要了解的第一个物理学常识,电和磁是一体的,二者相互
依存,相互共生。至于说永磁体这类玩意,其实初期也是通过电生磁
的原理,给这类材质充磁,从而使其可以长久的保存磁场。不过这类
材质不是我们今天探讨的话题,可以忽略。
既然电和磁是相互依存,相互共生的,所以他们的物理特性具有
很多的相似之处。
电荷的运动靠的是电场的作用。电荷的运动通常被称为电流,而
电场被称作电动势,通俗的讲法就是电压。
磁性材料可以看作是由无数个微小的磁材分子组成的。这些微小
的磁材分子在未加磁场时,其方向是随机排列的,整个磁材对外不表
现磁性。当外加磁场时,这些微小的磁材对磁场很敏感,都顺着外加
磁场的方向排列,整个磁材对外表现出磁性。
如果撤去外加的磁场,整个磁材很快便失去了磁性,这类磁材称
作软磁材料,反之称作硬磁材料。至于说这些磁材为什么对磁场的表
现各异主要是由其原子结构决定的,在此忽略。
上文提到的微小的磁材分子专业术语叫作磁畴,而外加的磁场称
作磁动势,是不是和电动势有点类似。而单位长度的磁动势,我们称
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