一种开关控制芯片的仿真方法技术

本发明专利技术涉及一种开关控制芯片的仿真方法，步骤一：将模拟电路部分的输出电压根据器件资料和外接电路用公式计算出来，并将电压随时间的分布保存为矩阵数据文件；步骤二：在仿真建模软件中，根据器件资料，梳理出后续数字电路的比较、限幅、逻辑计算及各种数字运算关系，将此关系在仿真建模软件中用仿真模块实现，即可搭建出所有数字电路部分的仿真模型；其输入即为电压１到电压ｎ，它们是与时间有关的数值，以文件形式给出，即为步骤一中所述的二维矩阵数据文件；步骤二实施的前提是，二维矩阵数据文件的保存格式与该仿真建模软件兼容；步骤三：用建模软件进行仿真，计算出最终输出信号与时间的关系：即输出１到输出ｎ。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电子芯片的仿真方法，尤其涉及。
技术介绍
随着科学技术、仿真理论以及计算机的不断发展，仿真技术不断提高。在当今的电 力电子技术中，仿真技术的出现大大缩短了研究周期，降低了研究成本和风险，提高了研发 水平，从而加快了科研成果转换成生产力的速度。对实用电路的仿真来说，分为数字电路和模拟电路两大部分，其仿真的原理方法 以及输入输出数值都是不同的。因此对于大部分仿真软件来说，数字模块与模拟器件库是 分离的，而不同的软件也有不同的擅长之处。如Pspice、Saber等软件，常用于仿真模拟电 路；而Matlab/Simulink等软件，则常用于仿真数字电路。唯一相同的是，这些仿真软件的 数模接口都不是很好，强行将数字电路与模拟电路联合仿真会出现各种问题，或者根本无 法计算。而对于电子芯片来说，一般都是由数字和模拟电路共同组成的。比如说开关控制 芯片，大都是由模拟电路产生所需要的电压，而用数字电路进行比较并做逻辑加减等运算， 从而得到需要的输出脉冲。对大部分芯片而言，完全搭建出其模拟电路图仿真是比较困难 的，因为很多公司在公布其生产的芯片资料时，都不会给出完整的芯片组成，只是大概描述 各组成部分的框架结构及组成功能，无法得到具体参数进行仿真。因此，目前的芯片仿真大 概有以下几种方法(1)写出各组成部分的传递函数，编写文件进行仿真(钟麟，王峰主编， MATLAB仿真技术与应用教程.国防工业出版社.2004)。(2)通过分析把模拟电路等效为数 字电路，搭建纯数字及控制回路进行仿真(杨凤彪，闰英敏，张晨光，基于MATLAB的大功率 直流电源仿真研究.电气开关，2008，4:37-38，48)。(3)根据各组成部分功能，构建等效宏 模型(多为模拟电路)，从而得到类似的输出结果(陈威，顾亦磊，吕征宇，ZVS谐振控制芯 片MC34067的建模与应用.电力电子技术，2007，41(1) 112-114)。可以看出，这三种方法 的中心思想都是将联合仿真转变为单一类型电路的仿真。但是现有的这些仿真方法都存在 一些问题，最主要的是搭建模型复杂，计算工作量大。尤其是第一种方法，对于较为复杂的 芯片结构，将每个器件的传递函数都写出来是难以实现的。而且，由于厂家并不会将电路组 成完整的、详细的公布于众，也加大了实现这种方法的难度。第二种方法仿真工作量较小， 适合于结构简单的芯片仿真。对于结构庞大、电路复杂的芯片来说，其分析过程非常困难。 此外，与第一种方法一样，也会因为器件资料的不完整性而遇到各种仿真的瓶颈。而对于第 三种办法来说，如何将等效电路尽量简化，从而减少计算机的运算量，并满足仿真计算的收 敛性，也是十分繁杂的。电源是各种电子设备必不可少的重要组成部分，其性能的优劣直接关系到整个 系统的安全性和可靠性。其中开关电源因为转换效率高，而且可以通过PWM(Pulse width modulation.脉宽调制)或PFW(Pulse frequency modulation，脉冲频率调制)控制实现 较宽的稳压范围，被誉为高效节能电源，它代表着稳压电源的发展方向，现已成为稳压电源的主流产品。随着封装、材料、工艺及各种高新技术的发展，人们对电源小尺寸、高功率密度 的要求越来越高，因此，各种电子芯片成为电源电路中不可或缺的组成部分。对于开关电源 来说，最关键的电子芯片即为控制PWM或PFW输出的开关控制芯片。现在，集成控制芯片结 构愈发复杂，电路规模也愈发庞大，对其进行仿真也变得愈发困难。
技术实现思路
所要解决的技术问题针对以上不足本专利技术提供了一种开关控制芯片仿真方法，即使厂家公布的器件资 料不甚详细，结合外接电路，也可搭建出芯片仿真模型，该模型搭建时只有数字部分，不存 在数模电路不兼容问题，且十分简单易行，计算量小。以此为基础建立开关电源的仿真电 路，对指导实践工作、加快优化电路参数进程、减小成本，都具有十分重要的现实意义。技术方案，步骤一 (1)结合器件资料，在去除辅助端后，梳 理出模拟电路部分的电压1到电压n，数字电路部分输出1至输出η ；(2)根据器件公司公布的器件资料找出模拟部分振荡电压幅度与时间的特性公 式、或振荡电压充放电时间/频率的特性公式；若器件资料中给出公式不全，应根据实际电 路进行分析将特性公式补充完整；(3)结合实际外接电路，在数值计算软件中将所有外接电路中元器件的具体参数 及外部输入电压代入模拟部分振荡电压幅度与时间的特性公式、或振荡电压充放电时间/ 频率的特性公式，从而将不同时间下电压1到电压η的值，即该电压在不同时间下的变化计 算出来；(4)把计算结果保存为二维矩阵数据文件；步骤二 在仿真建模软件中，根据器件资料，梳理出后续数字电路的比较、限幅、逻 辑计算及各种数字运算关系，将此关系在仿真建模软件中用仿真模块实现，即可搭建出所 有数字电路部分的仿真模型；其输入即为电压1到电压η，它们是与时间有关的数值，以文 件形式给出，即为步骤一中所述的二维矩阵数据文件；步骤二实施的前提是，二维矩阵数据 文件的保存格式与该仿真建模软件兼容；步骤三用建模软件进行仿真，计算出最终输出信号与时间的关系即输出1到输 出η ；有益效果本专利技术方法简单易行，运算量小，结果准确，具备理论指导实践的能力，以此为基 础建立开关电源的仿真电路，可以加快研发周期。除开关电源领域方面应用外，还可广泛用 于其他类似电路仿真中。附图说明图1为开关控制芯片的仿真示意图；图2为UC3637外围电路示意图；图3为UC3637数字部分建模示意图；图4为UC3637输出信号示意4图5为MC33066外围电路示意图；图6为UCosc随时间分布波形图；图7为UCt随时间分布波形图；图8为MC33066数字部分建模示意图；图9为MC33066输出信号示意图。具体实施例方式本专利技术主要应用在输出端存在比较器、触发器、限幅器及各种逻辑运算门等数字 电路的芯片中。开关控制芯片外围电路以及芯片内部结构的前半部分多以模拟电路形式给出，其 目的在于通过内置或外接电路产生各种振荡，将一路或多路输入转换为三角波、锯齿波等 特殊波形的输出；后半部分以数字形式给出，通过对几路模拟信号进行比较、限幅、逻辑运 算等动作，实现两路或多路控制信号的输出。一种开关控制芯片仿真方法特别适用于模拟电路与数字电路并存的芯片仿真中， 是将模拟电路与数字电路部分完全分开，不需在仿真软件中进行数模联仿。开关控制芯片仿真方法将模拟电路部分的输出电压根据器件资料和外接电路用 公式计算出来，并将电压随时间的分布保存为矩阵数据文件，再在仿真软件中搭建纯数字 模型，其输入为所述矩阵数据文件，输出即为仿真结果。下面结合图1对本专利技术步骤进行详细阐述。步骤一 (1)结合器件资料，在去除辅助端后，梳理出模拟电路部分的电压1到电 压n，数字电路部分输出1至输出η;(2)根据器件公司公布的器件资料找出模拟部分振荡电压幅度与时间的特性公 式、或振荡电压充放电时间/频率的特性公式。若器件资料中给出公式不全，应根据实际电 路进行分析将特性公式补充完整(这一部分在实施例二中有介绍)；(3)结合实际外接电路，在数值计算软件(如Matlab)中将所有外接电路中元器件 的具体参数(如电容值、电阻值等)及外部输入电压代入模拟部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关控制芯片的仿真方法，其特征在于：步骤一：（１）结合器件资料，在去除辅助端后，梳理出模拟电路部分的电压１到电压ｎ，数字电路部分输出１至输出ｎ；（２）根据器件公司公布的器件资料找出模拟部分振荡电压幅度与时间的特性公式、或振荡电压充放电时间／频率的特性公式；若器件资料中给出公式不全，应根据实际电路进行分析将特性公式补充完整；（３）结合实际外接电路，在数值计算软件中将所有外接电路中元器件的具体参数及外部输入电压代入模拟部分振荡电压幅度与时间的特性公式、或振荡电压充放电时间／频率的特性公式，从而将不同时间下电压１到电压ｎ的值，即该电压在不同时间下的变化计算出来；（４）把计算结果保存为二维矩阵数据文件；步骤二：在仿真建模软件中，根据器件资料，梳理出后续数字电路的比较、限幅、逻辑计算及各种数字运算关系，将此关系在仿真建模软件中用仿真模块实现，即可搭建出所有数字电路部分的仿真模型；其输入即为电压１到电压ｎ，它们是与时间有关的数值，以文件形式给出，即为步骤一中所述的二维矩阵数据文件；步骤二实施的前提是，二维矩阵数据文件的保存格式与该仿真建模软件兼容；步骤三：用建模软件进行仿真，计算出最终输出信号与时间的关系：即输出１到输出ｎ。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙雪铮，姚义龙，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十四研究所，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]