電源仿真的案例
電源仿真軟件深度剖析與實用指南
今天想根據自己從業的一些經驗，給大家分享一下關于電源設計會涉及到的仿真軟件，希望對大家的學習和工作能有所幫助。
一、電源仿真的核心價值電源仿真在電源系統開發里，好處已經不用我再復述了，言而總之就是省錢省時省精力。幫咱設計電源、精準分析，做電源方案的時候。
本人親身經歷，只要比較復雜的項目，有條件能用仿真的，一定要提前用仿真，在一堆電路拓撲里，挑出幾個能用的方案，先不說節省的時間和試錯成本，起碼可以少掉不少頭發。但是能不能把各種參數算得很準，這個就根據每個人對仿真的掌握程度和專業經驗因人而異了。
提前檢查電源性能：
在搭實際電源系統之前，先用仿真測測性能，心里也有底。這一點上我也沒少吃過虧，不是已經做過的成熟方案，頭鐵的直接敢搭實物的，要么真的是大神，要么就只能說聲呵呵了。
快速找到電源故障原因：
電源電路出問題的時候，電源仿真是可以快速定位故障點的。我們實驗室之前采購了很多廠家的仿真設備，我覺得性價比最高的是武漢的一家公司做的，應該是叫森木磊石，當時買的型號應該是叫什么PXI-BOX，他們的一個功能我在其他家的設備上沒看到過，可以一邊運行模型一邊調參數，這個功能真的好用，非常推薦。
優化電源設計：
我經常會用仿真去驗證各種優化的設計，反正改改電路里電阻、電容這些元件的參數，看看對整個電路有啥影響，首先不用擔心它炸，尤其是強電，也不用擔心經費花多了老板的臉色難看。
二、電源仿真的標準流程另外再分享一下電源系統仿真的幾個常規步驟：
搭仿真模型：
按照電源設計方案，再結合要仿真的內容，在對應的仿真軟件里好好搭模型。
展開 Ansys電源完整性仿真方案
、相間電容
‐ 耦合系數
‐ 銅損、磁芯 損耗
‐ 磁芯飽和特性
‐ Litz線損耗仿真
? 電熱耦合分析
‐ 電磁場分布式精確損耗到流體場的耦合
‐ 流體場溫度結果反饋到電磁場
VRM建模
1、先用頻譜儀測量出想要模擬的模塊的實際電源成分
2、以Circuit合成一個含有系統噪聲成分的電源輸入
系統電路的搭建
仿真結果
開關電源場路協同分析
? 瞬態時域仿真分析
? 電源效率分析
? 電路參數掃描分析
? 器件敏感度分析
? 電路統計學分析
? 電路最壞情況分析
? 電路參數優化分析
深圳市優飛迪科技有限公司成立于2010年，是一家專注于產品開發平臺解決方案與物聯網技術開發的國家級高新技術企業。
展開 電源完整性仿真與EMC分析
摘要
本文以高速系統的信號/電源完整性分析和EMC分析的為基本出發點，著重介紹了高速PCB的信號和電源完整性分析的基本要領和設計準則，通過EDA分析工具實現PCB的建模與參數提取；通過電磁場分析工具完成網絡參數定量分析，從最基本的設計方法入手，提出了高速PCB的信號/電源系統設計參數優化方案，指出了信號/電源完整性仿真設計和EMC設計的內在聯系，最后介紹了利用EDA仿真工具和EMC測試驗證相結合解決單板PCB設計的EMI問題的成功范例，希望本文總結的經驗能給予正在從事高速系統仿真的設計開發人員和EDA設計人員解決此類問題的基本思路與方法。
展開 sigrity信號完整性仿真培訓
培訓內容：
Part 1 信號完整性和電源完整性理論
第一課時：《 高速互連PCB基本知識-1》
主要講解：傳輸線的基本理論。信號完整性的一些主要影響因素、反射的產生及影響、阻抗匹配對信號完整性的影響、網絡拓撲對信號完整性的影響。
第二課時：《 高速互連PCB基本知識-2》
主要講解：串擾和非理想回路對信號完整性的影響。減小串擾的方法、串擾系數、非理想互聯：傳輸損耗、連接結構、芯片封裝等，非理想回路：參考平面不連續。
第三課時：《 高速互連PCB基本知識-3》
主要講解：電源完整性理論。電源分配系統、電源噪聲、同步開關噪聲、電源阻抗設計法、電源去耦。目標阻抗計算法、去耦電容設計及計算選擇。合理化電容安裝。
第四課時：《 高速互連PCB基本知識-4》
主要講解：數字時序及輻射規范（EMC)。共同時鐘時序計算、源同步時序計算、PLL嵌入試時鐘、碼間干擾、EMC輻射理論及EMC設計。
Part 2 信號及電源仿真流程
仿真流程可根據需要講解不同的軟件流程。包括：SigXplorer，Hyperlynx，Sigrity，Hspice，ADS，SIWAVE。
第一課時：《 Sigrity-DDR SSO》
主要講解：使用sigrity的DDR SSO模塊進行DDRx模塊的仿真流程。包括：層疊分配，電源分配，模型匹配，仿真設置等。DDRx屬于源同步時序，DDR3的自動對其技術講解。
第二課時：《POWER DC直流壓降分析 》
主要講解：使用sigrity的POWER DC模塊進行的電源仿真流程。包括：直流壓降分析，交流阻抗分析，電源目標阻抗計算和設置。
第三課時：《電源去耦電容優化方案》
主要講解：使用sigrity的OptimizePI模塊進行的電源去耦電源優化方案仿真。
展開 
專訪陽光電源武文杰博士：仿真驅動創新，多物理場技術引領新能源設備可靠性飛躍
在光伏逆變器與儲能系統向著更高功率密度、更高可靠性飛速發展的今天，先進的仿真技術已成為產品研發與創新的核心驅動力。Ansys與陽光電源等行業領袖的深度合作，正不斷突破技術邊界，解決工程實踐中的棘手難題。
在Ansys2025全球仿真大會中國站現場，技術鄰有幸邀請到陽光電源中央研究院仿真主管（結構仿真資深工程師）武文杰博士，請他分享在結構及熱力學仿真領域的寶貴經驗，并深入探討Ansys技術平臺如何助力陽光電源應對多物理場耦合挑戰，賦能產品高效研發。
技術鄰：武博士可以先做個自我介紹，方便技術鄰平臺用戶了解您。
武文杰：好的，我是來自陽光電源中央研究院的仿真工程師武文杰，之前是在美的從事了5年的仿真工作，21年來到陽光電源，一直從事結構仿真和熱力學仿真的工作。我們部門主要的核心任務，是通過仿真的手段，進行產品的故障改善和復現，并驅動產品的正向設計，最終目標是助力產品實現高效、高質量的研發。
技術鄰：在光伏逆變器IGBT模塊的連接可靠性仿真中，您和團隊遇到的最大技術挑戰是什么？Ansys的哪些功能幫助您突破了這些瓶頸？
武文杰：最大的挑戰來自于IGBT模塊中Pin針結構的復雜性優化。Pin針自身的設計變量非常多，例如三個折彎的角度、兩個折彎的圓角、以及厚度和寬度等尺寸。這些變量的組合數量巨大，幾乎無法通過手動更改來進行有效的優化設計，這成為了我們當時最大的瓶頸。
Ansys為我們提供了一個完美的解決方案。它的參數化優化功能能夠與我們的專業建模軟件Creo進行無縫集成，從而實現從參數化建模到參數化自動尋優的完整流程。再借助Ansys自身的響應面優化工具，我們可以快速、自動地找到最優的設計方案，這正是幫助我們突破此技術瓶頸的關鍵。
技術鄰：IGBT模塊的可靠性涉及電-熱-力多物理場耦合。
展開 【ANSYS官方】HFSS-PI實現芯片封裝電源網絡高效精準建模，報名抽MATE 30
本期研討會
《HFSS-PI實現芯片封裝電源網絡高效精準建模》
日期/時間
2019年10月29日20:00 – 21:00
課程受眾
芯片、封裝、PCB等關心電源完整性的所有的電子產品相關公司
講師簡介
張百玲
SI&PI仿真軟件專家，對信號完整性和電源完整性仿真分析有系統性了解和研究現任ANSYS中國高級應用工程，負責ANSYS平臺信號完整性和電源完整性相關產品的整體解決方案。
課程簡介
隨著芯片封裝小型化及低電壓大電流的需求，PCB和封裝的噪聲容限越來越小，供電系統要求更加嚴格的設計，芯片、封裝、系統的電源完整性仿真分析已經成為評估供電系統好壞的必要手段.
HFSS軟件一直致力于高頻電磁場方面的研發和應用，基于其全方面的底層求解器能力，得到了廣泛的應用和認可。在其今年發布的2019R3版本中，新增了電源完整性仿真求解器（HFSS-PI solver），可以精準快速的對芯片封裝進行3D全波的電源完整性仿真分析。
本直播將以講解結合實際操作的方式，介紹HFSS的新功能——HFSS-PI求解器 如何對芯片封裝電源進行仿真分析的整體解決方案。
主要內容綱要如下：
電源網絡整體仿真分析的必要性
HFSS-PI求解器的優勢
HFSS-PI仿真流程
案例演示
答疑討論
報名方式
手機端請掃描二維碼報名
或者點擊進行報名：https://event.3188.la/1728161641?c=jishulink
展開 Ansys仿真將uPI電源管理產品的熱可靠性提高一倍
使用Ansys多物理場模型進行熱應力變化仿真
uPI封裝研發經理莊（音）先生表示：“Ansys多物理場仿真解決方案可幫助我們優化芯片封裝設計，并大幅提高產品的可靠性。我們的團隊利用Ansys仿真工具在電氣、熱和結構特性方面提供的關鍵洞察，不僅加速了開發和驗證，同時還能顯著提高效率，減少設計失誤，并提高產品質量。”
Ansys仿真工具還可預測一系列信號頻率下封裝的電氣特性，這有助于uPI工程師確定最佳設計解決方案并提高產品性能。
Ansys副總裁兼電子、半導體和光學事業部總經理John Lee指出：“芯片封裝設計涉及復雜、多維度非線性工程，即使是細微的變化也可能出現意外行為。Ansys仿真工具可提供端到端多物理場分析，使團隊能夠快速深入了解芯片封裝的多個方面，并實現預測準確度。借助Ansys仿真，uPI能夠最大限度地優化其研發和可靠性測試流程，以獲得高質量產品。”
在Ansys 2023 R1 新版系列網絡研討會中，詳細介紹了Ansys在電源管理芯片的應用，歡迎點擊報名觀看點播視頻，了解更多詳情：
* 報名觀眾可享Ansys數字資源中心平臺v.ansys.com點播回看權益。
展開 基于ANSYS HFSS的CISPER25電源回線遠端接地傳導輻射CE仿真分析流程
仿真完成后，我們需要把我們的場數據導入到circuit中進行場路聯合仿真。
場路聯合
插入一個circuit電路仿真，操作如下
ANSYS針對電磁仿真的場路聯合仿真是很快捷的，我們將HFSS工程文件直接拖到circuit，即完成數據傳輸，顯示如下，然后右鍵選擇Edite symbol選擇Geometry對管腳進行編輯。
在右邊component library里邊選擇選取相應器件（直流電源、LISN文件信號發生器以及電阻），并設置其參數，最終連接完成形成完整的仿真電路，并重新定義電路網絡的名字（最好對應于實測的網絡，方便后邊各網絡查看信號）如下圖所示
同樣設置瞬態求解，求解如下，從1ns到600us，并開始仿真。
數值結果我們可以先查看它的電池Battery、LISN網絡、VDD的電壓參數，在工程樹下選擇Results Create Standard Report ,再選擇Rectangular Plot，選擇Volttage，鍵盤Ctrl鍵同時選擇V(Battery), V(LISN_P) 和V(U1_VDD)，點擊確認。
在圖表中點擊鼠標右鍵，可以使用Trace Characteristics---Favorites---pk2pk，標示峰峰值的差值，可以看出他們電壓的波動范圍。
同樣我們可以繪制此CLK_1 and Load_1的電壓隨時間的變化曲線。
展開 ANSYS在混動與電動汽車電源逆變器的多物理場仿真應用
電源逆變器在傳動系統中扮演著一個至關重要的角色。在一個4x6英寸的封裝中包含有6個IGBT，他們可以非常迅速的開關數百安培的電流，為電機、控制電子和其它系統提供交流電源。IGBT的開關頻率可以從幾十到幾百千赫茲不等，開關的開啟和關閉時間大約在50到100納秒之間。
由于IGBT擁有極高的開關速度使得其在逆變器中的作用十分有效，但與此同時也帶來了兩大電磁問題。第一，通過載流結構的傳導輻射通常小于30MHz，這可能會影響系統的電力完整性，同時能量的反射波也有可能損壞逆變器和電機；第二，通過空氣的輻射電磁場通常大于30MHz，這可能會使得到其它汽車的電子系統受到影響。
為了符合政府和國際的汽車電磁排放標準，這兩個問題是必須要考慮的，因此負責逆變器電源系統的工程師必須對系統的電磁兼容/電磁干擾（EMC/EMI）進行分析。要實現這一點，必須先解決控制EMC/EMI行為的底層物理問題，然后再應用到電路與系統之間。采用仿真驅動設計方法的優勢在于不僅可以考慮電磁兼容與電磁干擾，還可以考慮的其它電磁問題，如電流質量、功耗和整個系統的效率。
通常，使用線性電路元件和簡單的電路求解器進行計算要求對系統進行大量的粗略假設與近似。但不能跳過模擬底層物理這一關鍵步驟進行計算，否則所得到的結果是不正確的。除此以外要想獲得令人滿意的結果，可能還需要對硬件原型多次循環進行測試與再設計。在大多數情況下，這些循環測試會在設計過程的后期進行，這時設計的成本會大大提升，同時還有可能錯失市場。倘若不使用多物理場仿真，想要在早期階段，還沒有建立逆變器的時候對系統的電磁效應進行預測幾乎是不可能的。
在ANSYS軟件中提供了用于研究IGBT等設備電磁行為的全套多物理工具，專門用于研究電磁場仿真與電路系統仿真。
展開 理想氣體熱物性計算小程序
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展開 技術分享丨淺談SiP系列-常用軟件工具篇（上）
裸芯疊構示意
Wire Bond 設置
3D檢查
同時在SiP設計完成后，我們通常需要對SiP封裝的電性能及熱性能進行電熱協同仿真，以保證封裝產品的可靠性。Cadence針對封裝SIP的仿真分析工具主要分為三大類：一是封裝模型的提取、建模工具，二是信號完整性工具，第三類為電源完整性工具，具體如下：
模型提取
? XtractIM
XtractIM 是一款專門針對IC封裝的寬帶模型提取及封裝性能評估工具。XtractIM能夠生成標準的IBIS格式和SPICE子電路格式的封裝模型。提取出的模型可以是各引腳或各網絡的RLC網表，可以是帶耦合參數的矩陣，也可以是Pi/T型SPICE子電路。XtractIM生成的模型可以用來評估封裝模型電性能的好壞，也可用于系統級的SI和PI的仿真。
? XcitePI
XcitePI 是以芯片為中心的仿真和模型提取工具，可以用來設計和驗證電源分配網絡（PDN）和高速I/O。XcitePI可以提取芯片PDN模型和I/O互連模型。用戶可以選擇對部分結構或者整個芯片提取模型。模型提取考慮到整個芯片電源網格所有導體的寄生電阻，電容和電感的耦合。XcitePI提取的模型可以進一步用在系統級分析或者芯片-封裝-PCB的協同設計。XcitePI還支持時域和頻域的芯片PDN仿真，評估I/O電源地和信號的性能。
? PowerSI
PowerSI 可以為PCB和IC封裝提供快速準確的通用頻域電磁場分析，如S參數、Z參數的模型提取，空間模式下的噪聲耦合分析，EMC/EMI分析，諧振模式分析，走線阻抗和耦合檢查等。
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ANSYS ICEPAK 輻射計算時各個不同時區的簡介
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展開 5/31 利用RTL功耗Profiling功能進行芯片封裝系統級電源噪聲分析
內容簡介
傳統的CPM流程，產生的模型里缺乏中低頻分量，在做封裝單板電源噪聲仿真時結果偏差大。
行業應用方案 | 功率電子與電源系統
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中隱藏的寄生參數，與基本原理電路進行聯合仿真后，可以對其電磁兼容作一些評估和優化；同時，通過電磁場-結構的耦合仿真、電磁場-流體的耦合仿真，可以對功率電子與電源系統的結構強度和散熱性能作一些評估和優化。
Ansys解決方案
針對功率電子與電源系統的發展趨勢，Ansys有完整的解決方案，涵蓋功率電子與電源系統的磁性器件設計分析、開關器件分析、電性能分析、EMI/EMC分析、電源散熱分析、電-熱無縫耦合等技術領域，并在未來會隨著技術熱點和市場需求，不斷拓展。
一、磁性器件建模分析
功率電子與電源系統，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、仿真和優化。
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