摘 要：电路仿真具有很强的高效性和实时性，而PSpice是世界上最为流行的电路仿真工具之一。本文主要介绍了最新版本的PSpice9的强大功能及其实用性。对该软件在线性串联稳压电源电路中的仿真分析作了深入讨论，并得到了稳压电路输入端和输出端的仿真波形。比较了对于不同输入电压时的输出电压，得出了其稳压效果的结论。

关键词：仿真 ； PSpice软件 ； 稳压电源

引言

根据实际电路（或系统）建立模型，通过对模型的计算机分析、研究和试验以达到研制和开发实际电路（或系统）的目的，这一过程，称为计算机仿真（Simulation）。由于它的高效、高精度、高经济性和高可靠性，因此倍受业界喜爱。在设计或分析各类开关电源时,计算机仿真起了重要的作用。数字仿真手段可用以检验设计的系统是否满足性能要求。应用数字仿真可以减少电路实验的工作,与电路实验相比,计算机仿真所需时间要少得多,并可以更全面、更完整地进行,以期改进设计质量。

仿真工具PSpice

目前流行的许多著名软件如PSpice、Icape等，它们各自都有其本身的特点。而随着Windows的全面普及，PSpice推出了Windows版本，用户不用象DOS版那样输入数据网表文件，而是图形化，只需选择相应的元器件的图标代号，然后使用线连接就可以自动生成数据网表文件，整个过程变得直观简单。因此它已广泛应用于电力电子电路（或系统）的分析中。

PSpice是美国MicroSim公司开发的电子线路设计仿真的微机版EDA软件,具有较高的分析计算能力和精度,其主要功能有:1)直流的工作点、直流小信号传输函数、直流转移特性曲线分析;2)交流小信号的频域分析、噪声分析;3)非线性时域的瞬态特性分析、傅里叶分析;4)电路元器件参数变化所引起的输出量变化的灵敏度分析;5)交流小信号灵敏度分析;6)计算元器件参数偏离标称值时电路输出特性的蒙特卡罗分析和最坏
情况分析;7)温度特性分析;8)优化设计。

该软件的元件库中设有大量的电器元件,为满足计算精度的要求,用户可以对其各项技术参数进行修改。它可处理的电路元件有：电阻、电容、电感、互感、独立电压（流）源、四种受控源、传输线、二极管、双极型晶体管、JFET、MOSFET及GaAsFET。

它可以处理无源元件的温度系数，独立电源的波形可定为下述五种形式之一：指数、脉冲、分段线性、频率调制波及正弦波。受控源的受控方式可以是线性，也可以是非线性的任意阶任意维多项式，各种元件还可以用各自允许的模式进行定义和描述。其图形后处理功能就像扫描仪和示波器一样，测量电路的瞬态响应，画出相应的波形。用户在涉及电路硬件之前,先对电路进行仿真，再根据仿真结果进行参数修改和电路优化设计，使用十分方便，其优点是节省时间和设备，降低成本，缩短新产品生产周期。

线性串联稳压电源的PSpice仿真

线性串联稳压电源电路图绘制

在此应用实例中，采用的是最新版本的OrCAD/PSpice9软件。

启动OrCAD软件包中的电路图绘制软件Capture，选择执行主菜单中Place下的Part子命令，即可在相应的元件库中找出所需的元件，拖动到绘制板中。再执行Place/Wire子命令，将各个元件连接成如图1所示的电路原理图。选中一个元件，选择执行主菜单下的Edit/Properties子命令，设定各电阻、电容及输入电源的参数，其中V1属性中的VOFF指漂移电压，VAMPL指幅值，FREQ指频率，FHASE指相位。在这里，设定VOFF=0，VAMPL＝15V，PHASE＝0，FREQ为默认值50Hz。

图1 线性串联稳压电源（略）

图1是一个线性串联稳压电源电路。图中V1是交流正弦电源输入，D1-D4组成桥式整流器，Q1、Q2复合管作为稳压电路的调整元件，Q4是比较放大器，D5(稳压管)与R4构成基准电压电路，R5、R6为采样电路，Q3、R14为限流保护电路，C1-C3为滤波电容。

电路的瞬态分析

对该电路进行瞬态分析，点击主菜单中PSpice下的New Simulation Profile选项，建立模拟类型分组，在Name栏键入模拟类型的名称，点击Create键，出现如图2所示的参数设置框，用来设置模拟类型和参数。设置瞬态分析参数为：

Run to：500ms；

Start saving data：0；

Maximum step：100 s；

点击确定即可。

图2 模拟类型和参数的设置（略）

选择执行PSpice/Run子命令，计算机开始仿真运算，几秒钟后运算结束，自动进入图形输出程序Probe。选中主菜单Trace下的Add Trace子命令，出现变量表，选择稳压电路输入、输出端的电压V(C1：2)、V(R5：2)，即C1、R5上端的电压，得到图1所示的这两个电压随时间变化的曲线。

图3 电源电压为15V的瞬态特性（略）

在Probe窗口中，选择执行Trace/Cursor/Display子命令，即可在Probe窗口中启动两组十字型标尺，同时在屏幕右下方弹出标尺数据显示框，如图3中所示。用鼠标点击曲线上的每一点，即可显示出该点的坐标值，对于图1可测得500ms处输出电压V(R5：2)为－6.4893V。

图4 电源电压为20V时的瞬态特性（略）

若将电路中电源V1的幅值改为20V，再重复上述的仿真过程可得到图4的结果。

这时用标尺功能可测得输出电压V(R5：2)在500ms处的电压是－6.5301V。由此可见，该稳压电路在输入电压变化20V－15V＝5V时，输出电压的变化量仅为－6.4893V－（－6.5301V）=0.0408V。其稳压效果是相当明显的。

结束语

通过对线性串联稳压电源电路瞬态分析的仿真过程及结果分析可以看到，PSpice确实是一个优秀的模拟实验平台，利用它，可以完成许多电力电子技术中电路的实验和测试，而且其修改和优化设计都很方便、快捷。这一点对于从事电力电子、信息工程和自动控制工程等领域的设计人员具有很高的使用价值。