* 本文是 21Dianyuan 社区「第八期 DIY 实战经验 • 原创技术分享赛」原创参赛作品,作者奋斗的牛头怪,感谢作者的辛苦付出。

自从接触仿真以后,发现仿真软件这个工具确确实实能对工程师的设计工作起到很大的辅助作用,能减少走弯路的时间,也能降低研发成本。不过,如果仿真软件用不好也是会起到反作用。今天,我来分享一下自己的心得体会。

本帖包含两个部分的内容:

① Saber 软件的基本应用介绍

② 通过实际案例,展示 Saber 软件仿真的思路和方式技巧

Saber 软件的基本应用介绍

Saber 软件的内容提纲大致如下:

• Saber 软件目前的态势

• Saber 的应用方向

• Saber 在开关电源中的应用功能介绍

• Saber 电路建模分析及手段

• 实际案例的分解详述

目前 Saber 的软件态势

Saber 软件更新了新的版本,里面有了很多的改进和变化。不知道大家有没有注意到,现在 Saber 软件推出了两款显示界面:一款界面就是俗称的经典版,另一款就是称为 RD 版的界面,是鲁棒性设计 robust design 的缩写。如图所示:

这两款显示界面的有很大的不同,年轻的工程师喜欢 RD 版风格的多一些,年纪大的工程师可能喜欢经典版的多一些。

1) 软件风格比较

经典版还是延续原来的风格,各种工具和参数设置(主要包括模型参数设置)都隐藏起来或者摆放位置感觉杂乱无章,所以经典版的软件初学者使用的时候会有点难以下手,一个完整的仿真操作流程如果要掰开讲的话需要两三个小时。

而 RD 版的界面就简洁明了,它把所有的工具和参数设置都放在明面上,就是所谓的 RIBBON 界面风格,让你不用再去到处找设置放在哪里了。当然这种风格也有一个前提,就是你要配置一个大的显示屏,否则字会显得非常小甚至看不到,时间长了眼睛会非常吃力。

2) 仿真器角度比较

从仿真器角度上区别,经典版的仿真现在都有选择,如下图所示:

simulator 中有两个仿真器可以选择:一个是 Saber,另一个是 SaberHDL。

从名字上大家可以看出来,这其实是编写仿真器的语言变化了,为了符合趋势,原来的 saber 用的语言叫 MAST 语言,现在用 VHDL 语言来逐步替换原来的语言,所以大家如果打开模型库的话,会发现同一个名字下会有两种模型,一种后面会跟 HDL 的字样,就是这个原因。

这两种模型和仿真器不能混用。规则是:VHDL 的仿真器可以兼容 MAST 的模型,但是 MAST 的 saber 仿真器不能兼容 VHDL 的模型。RD 版本的 Saber 直接使用的就是 VHDL 的仿真器。

3) 仿真功能比较

从仿真功能来讲,原厂现在是想推 RD 版本,所以 RD 版本集中了新版本的新增重要功能,在经典版里是没有体现的。一是 PAC 环路仿真分析工具,二是  fault 故障分析模块,三是建模工具中新添的锂电池建模工具,还有其他的细节就不一一描述了。

经常有客户问为什么 Saber 模型库中新的模型添加的特别少?

原因很简单,新器件的更新速度太快,而仿真模型的建模太慢,跟不上元件的更新速度;而且建模需要的人力和资源成本又很高,所以现在原厂把注意力就放在建模工具的优化升级上。

4) 仿真结果比较

从仿真结果上来看,RD 版对仿真故障的定位和提出解决方案会比经典版更加值得参考一些,虽然从总体结果上我感觉不是非常到位,但总归是个好的进步。

各人有各人的爱好和习惯,这两种风格的界面就要看各自的喜好了。从使用角度上来看,经典版的玩家改成 RD 版的话,上手非常块,RD 版的要想玩经典版的话就会各种不习惯。

saber 软件的应用方向

Saber 软件的特长就是对实际电路的仿真,它是针对“路”的仿真,不是针对“场”的仿真,所以不管你有什么数据和信号,你不把它放在电路里直接连接起来,它是仿不出什么结果的,比如空间辐射就仿真不出来。

Saber 是电力电子领域的仿真软件,擅长数模混合电路的仿真,属于系统级仿真软件。具体点的应用方向总结起来的话有5个方向:

1) 电源仿真电源仿真也分两种:

一是纯电源模块电路的仿真,就是用分立元件搭的最基础的电路。

二是电源网络的仿真,可以用 Saber 来对整个电气网络的供电策略和供电质量进行仿真。

2) 伺服系统的仿真整个伺服系统其实可以分为四个部分的内容,即:控制算法、驱动硬件电路、电机、负载。

其中驱动硬件电路主要是驱动桥的建模,这个是 Saber 软件的强项。电机和负载在 saber 的软件库里有许多的模板,工程师可以在模板里面直接填写工艺参数,或者是利用第三方软件生成模型,然后导入  Saber 软件进行仿真,当然这个需要第三方软件和 Saber 软件接口是开放的。

关于控制算法的仿真实现,saber 提供了两种解决方案:

第一种:直接在 saber 里面利用 saber 的自有模型搭建传递函数,这种方式需要工程师对 saber 里现有模型相当了解。

第二种:MATLAB 和 Saber 协同仿真。伺服驱动设计工程师习惯上,而且也大都用 MATLAB 来进行控制算法的仿真,需要用 MATLAB 来搭建算法的传递函数,这个时候 Saber 和 MATLAB 的接口是开通的,两个软件需要互相设置一下,然后可以同时开始仿真,信号在两个软件之间进行交互,MATLAB 负责算法的仿真,Saber 负责硬件的仿真,信号在算法和硬件里互相传递,工程师可以看到信号的每一步变化。

3) 电路的仿真就是普通电路的仿真。

4) 线束方面的设计及仿真这个在 saber 里面是单独的功能模块,它不仅仅是验证工具,还是设计和验证平台工具。在系统级产品里,需要大量线缆设计的单位会用到它。

5) 现场总线的仿真现场总线也是可以用 Saber 来仿真,主要对总线的信号物理层特性进行仿真,看看信号是否有畸变、失真等等物理特性的变化,有这方面需求的工程师可以来信探讨。

下期预告:

Saber 在开关电源中的应用功能介绍、Saber 电路建模分析及手段、实际案例的分解详述

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