功率電子與電源系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化控制、軍工設(shè)備、科研設(shè)備、LED照明、工控設(shè)備等領(lǐng)域。按應(yīng)用領(lǐng)域，開關(guān)電源分為工業(yè)領(lǐng)域類電源、消費電子類電源、通信開關(guān)電源、PC開關(guān)電源盒、以及各種變頻器和驅(qū)動器用電源。

綠色開關(guān)電源產(chǎn)品將得到廣泛應(yīng)用，具體體現(xiàn)在開關(guān)電源產(chǎn)品具有顯著的節(jié)能性能和不對公用電網(wǎng)產(chǎn)生污染的特點。消費類電子將會成為開關(guān)電源的主要細分市場，隨著中國消費類電子產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，下游市場的需求日益擴大將帶動開關(guān)電源行業(yè)迅速發(fā)展，由于5G通信技術(shù)的特點，5G通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)需要更多的基站，這需要更多的與基站配套的開關(guān)電源模塊或組件。

國家產(chǎn)業(yè)政策將會繼續(xù)利好開關(guān)電源的發(fā)展，低碳經(jīng)濟已逐漸成為全球經(jīng)濟發(fā)展的共識，中國在調(diào)整經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的同時，更是將低碳、環(huán)保提升到一個新的高度，也促進了開關(guān)電源的發(fā)展。小型集成化開關(guān)電源將會成為現(xiàn)代供電設(shè)備的主流，提高開關(guān)電源的功率密度和電源轉(zhuǎn)換效率，使之小型化、輕量化、高頻化、軟開關(guān)技術(shù)、模塊化是電源小型化的主要技術(shù)手段之一，將成為行業(yè)的科技熱點。

功率電子與電源系統(tǒng)包含半導(dǎo)體開關(guān)器件、磁性器件、控制電路等，既要能滿足基本電性能，又要能滿足各種應(yīng)用場合的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)，同時要能滿足結(jié)構(gòu)強度和散熱等多物理域問題。所以功率電子與電源系統(tǒng)是一個牽涉各方面理論知識和工程設(shè)計的復(fù)雜系統(tǒng)。

傳統(tǒng)的設(shè)計方法依靠經(jīng)驗和簡單計算，大量的設(shè)計調(diào)整和性能優(yōu)化需要在初步樣品做出來之后通過實驗的方法來進行。而采用仿真的方法，可以在虛擬的軟件平臺中對半導(dǎo)體開關(guān)器件進行建模和測試，采用有限元方法對磁性器件進行建模和優(yōu)化；同時可以集成半導(dǎo)體開關(guān)器件、磁性器件和控制電路，對功率電子和電源系統(tǒng)進行整體仿真分析。

另外，通過一些具有特別功能的軟件，可以提取功率電子與電源系統(tǒng)中隱藏的寄生參數(shù)，與基本原理電路進行聯(lián)合仿真后，可以對其電磁兼容作一些評估和優(yōu)化；同時，通過電磁場-結(jié)構(gòu)的耦合仿真、電磁場-流體的耦合仿真，可以對功率電子與電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)強度和散熱性能作一些評估和優(yōu)化。

針對功率電子與電源系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，Ansys有完整的解決方案，涵蓋功率電子與電源系統(tǒng)的磁性器件設(shè)計分析、開關(guān)器件分析、電性能分析、EMI/EMC分析、電源散熱分析、電-熱無縫耦合等技術(shù)領(lǐng)域，并在未來會隨著技術(shù)熱點和市場需求，不斷拓展。

功率電子與電源系統(tǒng)，都會用到變壓器、功率電感、濾波電感等磁性器件，Ansys Maxwell、PExprt等工具，可以基于磁性器件的物理尺寸和原材料對其進行建模、仿真和優(yōu)化。

• 功率電感建模分析

• 共模差模濾波電感建模分析

• 變壓器激磁電感建模分析

• 變壓器漏感分析

在功率電子與電源系統(tǒng)中，半導(dǎo)體開關(guān)器件如MOSFET、IGBT、功率二極管Diode是必須的器件，利用Ansys Simplorer工具，可以根據(jù)MOSFET、IGBT和Diode的數(shù)據(jù)手冊進行參數(shù)化建模，對這些半導(dǎo)體開關(guān)器件進行精確的仿真分析。

• MOSFET參數(shù)化建模分析

• IGBT參數(shù)化建模分析

• 功率二極管Diode建模分析

利用Ansys仿真工具，可以把磁性器件、半導(dǎo)體開關(guān)器件，和外圍的檢測和控制電路集成起來進行電路系統(tǒng)仿真。

• 功率電子與電源系統(tǒng)開環(huán)分析

• 功率電子與電源系統(tǒng)閉環(huán)分析

• 電源負(fù)載能力分析

利用Ansys仿真工具，可以提取功率電子與電源系統(tǒng)中隱藏的寄生參數(shù)，如RLGC等，結(jié)合電路系統(tǒng)分析，評估引起電磁干擾問題的潛藏電路，并對其進行濾波、屏蔽等優(yōu)化設(shè)計，協(xié)助用戶解決系統(tǒng)的電磁兼容問題。

• 電路板寄生參數(shù)提取

• 線纜寄生參數(shù)提取

• 寄生參數(shù)與電路系統(tǒng)聯(lián)合仿真分析

對于功率電子與電源系統(tǒng)，除了電磁方面的性能需要滿足要求外、其結(jié)構(gòu)和散熱影響產(chǎn)品的穩(wěn)定性和使用壽命，也是非常重要的性能指標(biāo)。Ansys可以采用電磁場-結(jié)構(gòu)的耦合仿真、電磁場-流體的耦合仿真來評估和優(yōu)化功率電子與電源系統(tǒng)的多物理域性能。

• 電磁場-結(jié)構(gòu)耦合仿真

• 電磁場-流體耦合仿真

對功率電子與電源系統(tǒng)而言，涉及磁性器件、半導(dǎo)體開關(guān)器件等部件的設(shè)計和選型，電路控制系統(tǒng)的設(shè)計和分析，電磁兼容性能的評估和優(yōu)化，結(jié)構(gòu)和散熱性能的評估和優(yōu)化，是一個多層次全方位的問題。針對這些問題，Ansys都有對應(yīng)的工具，幫助用戶在虛擬軟件平臺中解決這些問題，提高客戶產(chǎn)品的性能、減少其設(shè)計成本、縮短開發(fā)時間，提高產(chǎn)品在市場上的競爭力。