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Saber仿真实例共享Saber仿真软件作为一种设计工具对电源工程师是非常重要的，现在发起此帖，请大家把自己已经调试成功的Saber仿真实例放论坛让大家共享，相互学习提高。
每个实例请注明：仿真电路主题（电路来源）、Saber软件的版本号、仿真条件（时间End Time、步长Time Step等）先放第一个实例：PFC芯片L6561仿真实例，Saber2007，L6561数据手册电路，End Time=20m、Time Step=1u其中：一个周期内输入电压电流跟踪波形：其中变压器设置情况如下：其中:电路、磁心型号EE3528、匝数24:2、气隙1.8mm 等数据来源于控制芯片L6561数据手册磁心材质"3C8"(相当于PC40), 截面84.8u(平方米), 磁路长69.7m(米), 数据来源于EE3528磁心数据手册. 原边绕组电阻10m(欧姆), 副边绕组电阻1m(欧姆),是大致估计,完了修正.L6561.rar临时.bmp∙回复 ∙ 分享 ∙ 2010-03-27 20:37∙∙ 1楼∙ simon009∙ | 本网技工 (119) | 发消息 太感谢了！！！！！∙回复 ∙∙ 2010-03-27 20:41 ∙ 2楼∙nc965∙| 副总工程师 (2001) | 发消息simon 20:44:48请问下，ETD29是你自己搭建的模型吗？清风 20:44:58不是simon 20:45:15貌似saber里面没有哟。
清风 20:46:01非线形2绕组变压器模型,里面输参数即可∙回复∙∙2010-03-27 20:46∙22楼∙yunyun∙| 助理工程师 (373) | 发消息感谢！！！！∙回复∙∙2010-03-31 12:15∙3楼∙nc965∙| 副总工程师 (2001) | 发消息PWM芯片SG3845仿真实例，Saber2007，Time Step=1u3845.rar∙回复∙∙2010-03-27 22:20∙4楼∙nc965∙| 副总工程师 (2001) | 发消息6KW移相全桥准谐振软开关电焊电源Saber2007，Time Step=1u单管电压\电流\损耗波形bumingsunhao.rar∙回复∙∙2010-03-27 22:38∙5楼∙jamenyang∙| 本网技师 (219) | 发消息楼主的电源仿真设置是怎样的，我感觉设置很重要，几年前能仿真的线路，早几天拿出来仿真，就出错，总是说非线性错误，什么的，麻烦到死。
世纪电源网一位版主“拒绝变帅”的帖子，基本拓扑在saber中的仿真，旨在让大家扎实基础，对全面找工作不无帮助。
先从BUCK谈起吧，如图所示：输入20V，占空比0.5，CCM模式。
基本的：开关导通时，输入电源给电感充电，同时也提供一部分能量给负载。
开关断开时，电感的能量向负载释放，此时没Vin什么事了。
仿真结果图：输出电压纹波：仿真文件：buck.rar时间：5ms 步长：1us给这个图是为了与交错buck的输出纹波进行比较。
交错的好处：1，减小输入输出纹波；2，热量分散开，易于散热；3，可以用小容量的MOS和小体积的磁芯；4，减小输出端电容；5，。
（大家补充）下面同时仿了下交错buck，两路驱动信号相位相差180°。
电路图：输出电压纹波比较：上为交错的，下为单路的，很明显，交错之后，在同样的输出电容下，具有更小的纹波，也可以看作与原来同样纹波的情况下，可以减小输出电容。
电感电流波形：从图上可以看出，电感电流波形是错开的，起到相互抵消的作用。
也相当于使纹波频率加倍，这样有利于EMI滤波器的设计，所以说交错对EMI也是好处。
交错buck仿真文件：buck2.rarbuck比较简单，也不涉及到难的问题，就先到这里。
上面仿真我取的占空比是0.5，开环仿真，这里提两个问题供讨论：1，占空比与输出纹波有什么关系？2，闭环仿真中，交错的两路是否可以共用一个控制回路，也就是说仅在产生的PWM后作处理去驱动另一路，前面共用误差放大器和比较器？下面继续BOOST电路~BOOST电路：开关NO：此时电感储能，输出电容向负载功能。
开关OFF：此时Vin和电感共同向负载提供能量。
在OFF期间，Vin也提供能量，这个是boost 与后面要说的buck-boost的关键区别。
下面是仿真，参数：Vin=20V，D=0.5，f=100kHZ，CCM模式。
输出纹波大小：上面boost的仿真原文件：boost.rar下面看看交错boost的效果，前面已介绍了交错的好处，这里不再说明了。
![Saber在电源系统设计仿真中的应用[1]](https://img.taocdn.com/s1/m/37c92221af45b307e87197a4.png)
SABER在电源系统设计仿真中的应用北京才略科技有限公司二零壹零年肆月未经许可 请勿复制全部或者部分文档©才略科技 版权所有 文档名称：Saber 在电源系统设计仿真中的应用 文档编号：Saber ‐DY ‐001 文档版本：v1.0 文档类别：详细技术资料 密 级：目 录1. 电源设计面临的挑战 (1)1.1.1. 仿真模型库 (2)1.1.2. 收敛性能 (2)1.1.3. 变压器设计 (2)1.1.4. 仿真速度 (2)1.1.5. 分析功能 (2)2. 基于SABER的电源设计解决方案 (3)2.1. Saber简介 (3)2.1.1. 完备的电子、电气设计支持 (3)2.1.2. 模型的开放性及建模工具 (4)2.1.3. 强大的优化及分析能力 (4)2.2. Saber在电源设计中的特点 (5)2.2.1. 丰富的器件模型 (5)2.2.2. 电源变压器设计的三种解决方案 (7)2.2.3. 多种补偿电路解决方案 (8)2.2.4. 多种专利算法 (8)2.2.5. 精确的分析精度 (9)2.3. Saber的主要接口说明 (9)2.3.1. 针对数模混合仿真的接口 (9)2.3.2. 针对控制系统设计的接口 (9)2.3.3. 针对CAD软件的接口 (10)2.3.4. HIL仿真 (10)3. 与其他仿真软件的对比 (10)3.1. Saber与Pspice (11)3.1.1. 总揽 (11)3.1.2. 仿真器 (11)3.1.3. 模型库 (12)3.1.4. 前后端处理能力 (13)3.1.5. 分析设置与操作 (14)3.1.6. 外部接口机协同仿真 (15)3.2. Saber与Matlab (16)3.2.1. 总揽 (16)3.2.2. 仿真器 (16)3.2.3. 模型库与建模手段 (19)3.2.4. 使用环境 (20)4. 电源设计的案例 (21)4.1. 功率变化器的全面仿真 (21)4.1.1. 原理图及主要器件 (21)4.1.2. 仿真结果分析 (22)4.1.3. Saber仿真的优点 (23)4.2. 汽车充电系统中电池/发电机的测定 (24)5. 关于才略科技 (24)1.电源设计面临的挑战在电子产品迅速发展的今天，电源越来越显示出其重要作用，它被广泛应用于计算机、通信、航天航空、消费类电子等各方面。
基于SABER仿真器的双管正激参数及控制环路的设计目前，正激变流器在中、大功率场合得到广泛的应用，但单管正激变换器的开关管承受两倍输入电压应力，不能用在较高输入场合。
双管正激变换器解决了这个问题，其开关管的电压应力等于输入电压，关断时也不会出现漏感尖峰，加上结构简单、可靠性高，在高输入电压的中、大功率场合得到广泛的应用。
在开关电源的设计过程中，控制环路设计的优劣关系到系统的稳定与否。
因此优良的控制环路，对开关电源系统是至关重要的。
对于PWM变换器的控制环路，传统的方法使用状态空间平均法，求出小信号模型，来设计控制环路。
此方法计算量大，效率低，不利于工程应用。
高效的方法是用仿真软件得出电路开环BODE图来设计控制环路。
市面的仿真软件非常多，功能也很强大，如Matlab、Pspice等，然而Pspice软件的收敛算法不好，带来了非常多的不便；Matlab软件建模复杂，其补偿器为传递函数或状态方程，需利用电网络理论转化为具体的电路，诸多不便。
SABER与其他仿真软件相比，具有更丰富的元件库和更精确的仿真描述能力，真实性更好。
特别是在电源领域的先天优势，借助其强大的仿真功能缩短电源产品的上市时间。
目前，用SABER软件设计控制环路尚不多见，基于此，提出用SABER仿真设计双管正激参数及控制环路。
1 电路结构双管正激拓扑结构如图1所示，工作原理为：VT1、VT2同时导通，同时关断；VT1与VT2导通时，电源经高频变压器T，快恢复二极管VD3向负载输出能量，经L给C充电；VT1与VT2关断时，输出电流由快恢复二极管VD4续流，同时变压器原边绕组的励磁电流经VD1－UiN-VD2向电源反馈能量。
由于VD1与VD2的箝位，VT1与VT2的开关应力等于电源电压。
与单管正激电路相比，多用一个开关管，电压应力为单管的一半，不存在漏感尖峰，变压器无需磁通复位绕组，适用于较高输入电压的中、大功率等级场合。
2 控制环路的设计方法系统稳定的条件：系统回路开环BODE图，在剪切频率处幅值斜率为-20dB／dec，且至少有45°的相位裕度。
Saber电源仿真——基础篇电路仿真作为电路计算的必要补充和论证手段，在工程应用中起着越来越重要的作用。
熟练地使用仿真工具，在设计的起始阶段就能够发现方案设计和参数计算的重大错误，在产品开发过程中，辅之以精确的建模和仿真，可以替代大量的实际调试工作，节约可观的人力和物力投入，极大的提高开发效率。
Saber仿真软件是一个功能非常强大的电路仿真软件，尤其适合应用在开关电源领域的时域和频域仿真。
但由于国内的学术机构和公司不太重视仿真应用，所以相关的研究较少，没有形成系统化的文档体系，这给想学习仿真软件应用的工程师造成了许多的困扰，始终在门外徘徊而不得入。
本人从事4年多的开关电源研发工作，对仿真软件从一开始的茫然无知，到一个人的苦苦探索，几年下来也不过是了解皮毛而已，深感个人力量的渺小，希望以这篇文章为引子，能够激发大家的兴趣，积聚众人的智慧，使得我们能够对saber仿真软件有全新的认识和理解，能够在开发工作中更加熟练的使用它，提高我们的开发效率。
下面仅以简单的实例，介绍一下saber的基本应用，供初学者参考。
在saber安装完成之后，点击进入saber sketch，然后选择file—> new—>schematic，进入原理图绘制画面，如下图所示：在进入原理图绘制界面之后，可以按照我们自己的需要来绘制电路原理图。
首先，我们来绘制一个简单的三极管共发射极电路。
第一步，添加元器件，在空白处点击鼠标右键菜单get part—>partgallery有两个选择器件的方法，上面的左图是search画面，可以在搜索框中键入关键字来检索，右图是borwse画面，可以在相关的文件目录下查找自己需要的器件。
通常情况下，选择search方式更为快捷，根据关键字可以快速定位到自己想要的器件。
如下图所示，输入双极型晶体管的缩写bjt，回车确定，列表中显示所有含有关键字bjt的器件，我们选择第三个选择项，这是一个理想的NPN型三极管，双击之后，在原理图中就添加了该器件。
稳压管电路仿真稳压管在电路设计当中经常会用到，通常在需要控制电路的最大输入、输出或者在需要提供精度不高的电压参考的时候都会使用。
下面就介绍一个简单例子，仿真电路如下图所示：在分析稳压管电路时，可以用TR分析，也可以用DT分析。
从分析稳压电路特性的角度看，DT分析更为直观，它可以直接得到稳压电路输出与输入之间的关系。
因此对上面的电路执行DT分析，扫描输入电压从9V到15V，步长为0.1V，分析结果如下图所示：从图中可以看到，输入电压在9～15V变化，输出基本稳定在6V。
需要注意的是，由于Saber仿真软件中的电源都是理想电源，其输出阻抗为零，因此不能直接将电源和稳压管相连接，如果直接连接，稳压管将无法发挥作用，因为理想电源能够输出足以超出稳压管工作范围的电流。
带输出钳位功能的运算放大器运算放大器在电路设计中很常用,在Saber软件中提供了8个运放模板和大量的运放器件模型,因此利用Saber软件可以很方便的完成各种运方电路的仿真验证工作.如下图所示的由lm258构成的反向放大器电路, 其放大倍数是5,稳压二极管1N5233用于钳位输出电压.对该电路执行的DT分析,扫描输入电压从-2V-> 2V , 步长为0.1V, 仿真结果如下图所示:从仿真结果可以看出,当输入电压超出一定范围时, 输出电压被钳位. 输出上限时6.5V, 下限是-6.5V. 电路的放大倍数A=-5.注意:1. lm258n_3 是Saber中模型的名字, _3代表了该模型是基于第三级运算放大器模板建立的.2. Saber软件中二极管器件级模型的名字头上都带字母d, 所以d1n5233a代表1n5233的模型.5V/2A的线性稳压源仿真下图所示的电路利用78L05+TIP33C完成了对78L05集成稳压器的扩展，实现5V/2A 的输出能力。
为了考察电路的负载能力，可以在Saber软件中使用DT分析，扫描变化负载电流，得出输出电压与输出电流的关系，也就可以得到该电路的负载调整率了。
经常在论坛上看到变压器设计求助，包括：计算公式，优化方法，变压器损耗，变压器饱和，多大的变压器合适啊？其实，只要我们学会了用Saber这个软件，上述问题多半能够获得相当满意的解决。
一、 Saber在变压器辅助设计中的优势：1、由于Saber相当适合仿真电源，因此对电源中的变压器营造的工作环境相当真实，变压器不是孤立地被防真，而是与整个电源主电路的联合运行防真。
主要功率级指标是相当接近真实的，细节也可以被充分体现。
2、Saber的磁性材料是建立在物理模型基础之上的，能够比较真实的反映材料在复杂电气环境中的表现，从而可以使我们得到诸如气隙的精确开度、抗饱和安全余量、磁损这样一些用平常手段很难获得的宝贵设计参数。
3、作为一种高性能通用仿真软件，Saber并不只是针对个别电路才奏效，实际上，电力电子领域所有电路拓扑中的变压器、电感元件，我们都可以把他们置于真实电路的仿真环境中来求解。
从而放弃大部分繁杂的计算工作量，极大地加快设计进程，并获得比手工计算更加合理的设计参数。
4、由于变压器是置于真实电路的仿真环境中求解的，所有与变压器有关的电路和器件均能够被联合仿真，对变压器的仿真实际上成了对主电路的仿真，从而不仅能够获得变压器的设计参数，还同时获得整个电路的运行参数以及主要器件的最佳设计参数。
二、 Saber 中的变压器我们用得上的 Saber 中的变压器是这些：（实际上是我只会用这些 ）分别是：xfrl 线性变压器模型，2~6绕组xfrnl 非线性变压器模型，2~6绕组单绕组的就是电感模型： 也分线性和非线性2种线性变压器参数设置（以2绕组为例）：其中：lp 初级电感量ls 次级电感量np、ns 初级、次级匝数，只是显示用，不是真参数，可以不设置rp、rs 初级、次级绕组直流电阻值，默认为0，实际应该是该绕组导线的实测或者计算电阻值，在没有得到准确数据前，建议至少设置一个非0值，比如1p（1微微欧姆）k 偶合（互感）系数，建议开始设置为1，需要考虑漏感影响时再设置为低于1的值。
需要注意的是，k 为 0。
99 时，漏感并不等于 lp 或者 ls 的 1/100。
漏感究竟是多少，后述。
其他设置项我没有用过，不懂的可以保持默认值。
非线性变压器参数设置（以2绕组为例）：其中：np、ns 初级、次级匝数rp、rs 初级、次级绕组直流电阻值area 磁芯截面积，即 Ae，单位平方米，84.8u 即 84.8 微平方米，也就是 84.8 平方毫米。
len_fe 磁路长度，单位米，这里的 69.7m 是EE3528磁芯的数据len_air 气隙长度，单位米，这里的 1.8m 是最后获得的设计参数之一。
matl 磁芯材质，下一讲了其他参数我也不会用，特别是没有找到表达漏感的设置。
有了Saber 中这两类变压器模型，基本上足以应付针对变压器的仿真了。
他们的特点是，xfrl 模型速度快，不会饱和，而且有漏感表达，xfrnl 模型真实，最后得出设计数据主要靠它了。
应用这两个模型有几个小技巧需要掌握：1、已知 lp、ls 求匝比，或者已知 lp、匝比求 ls2、已知线径、股数、匝数、温度，计算绕组电阻值3、已知磁芯型号，查磁芯手册获得 area、len_fe 参数 附件:(磁芯手册)三、 Saber中的磁性材料总共在Saber(2007)中找到9种材质的磁心，参数如下：Saber的磁心采用的是飞利浦的材质系列，但是不知道什么原因除了表中黄色部分的4种材质外，查不到其他材质的文档。
因此采用了类比法用仿真求出了其他材质的主要参数。
类比法用的仿真电路实际上是个电桥，如图：电路左右对称分流，左边是一线性（理想）电感做参照，右边是需要检测的非线性电感或者变压器。
当信号源很小时，比如1mV，特定已知的材质（比如“3D3”）磁芯电感通过较大阻值的电阻分压后可得到一基准端电压，不同材质可得到一系列相对端电压，并与其初始导磁率成比例关系，从而获得表中系列材质的测试初始导磁率数据。
当信号源较大时， 加大电流到适当的程度，被测试电感会出现临界饱和迹象（如图中右窗口波形刚开始变形），类比可得到各系列材质的测试B值。
这个类比电桥也是以后要用到的线性变压器和非线性变压器的参数转换电路，附后，需要的可以下载。
遗憾的是，可选择的材质实在太少，尽管Saber有专门针对磁性材料的建模工具，但是工程上常用的TDK系列，美芯、美磁等标准磁心都没有开发对应的Saber磁芯材质模型，这个重要的工作有待有心人或者厂家跟进（我觉得起码厂家应该花钱完善自己的磁材模型）。
所幸的是，我们做开关电源中的变压器使用得最多的锰锌铁氧体功率磁芯PC40材质，可以用“3C8”材质完全代替，很多实例反复证明，用“3C8”代替PC40材质仿真变压器或者PFC 电感是非常准确的，仿真获得的各种参数误差已经小于PC40材料本身参数的离散性（几个百分点）。
四、 辅助设计的一般方法和步骤1、开环联合仿真首先需要搭建在变压器所在拓扑的电路，在最不利设计工况下进行开环仿真。
为保证仿真成功，一般先省略次要电路结构，比如控制、保护环路以及输入输出滤波环节，尽量保持简洁的主电路结构。
器件可以使用参数模型（_sl后缀)甚至理想模型。
变压器、电感一般先采用线性模型。
此阶段仿真主要调整并获得变压器初、次级最合适电感量，或者电感量允许范围。
需要反复调整，逐渐加上滤波和物理器件模型，最后获得如下参数：变压器初级最佳电感量 lp变压器次级电感量及大致的匝比变压器初级绕组上的电流波形，主要是峰值电流 Im电路中其他电感的 lp、Im 值。
2、变压器仿真将上述仿真获得的（参照）变压器复制到4楼所述的类比仿真电桥中的一测，另一侧用一个对应的非线性（目标）变压器。
注意：所有变压器各绕组都要接地，一次仿真只能针对一个对应的绕组，且绕组电阻 rx 不能为0。
对称调整电路电流，使参照变压器初级上的峰值电流 = Im，这里波形和频率不重要，可以直接用工频正弦。
对目标变压器设置和调整不同的参数，包括：磁芯型号参数、匝数、气隙开度，一般用“3C8”材质。
调整目标是使电桥平衡，即类比电桥两边获得同样幅度的不失真波形。
调整中有个优化参数的问题，由于 Im 是确定的，在这个偏置电流下，首先是要找到一款最小的磁芯，适当的匝数和气隙开度，能够使其达到参照电感量。
换句话说，如果选用再小一号的磁芯则不能达到此目的（要饱和）。
其中，匝数和气隙开度有微妙之关系，一般方法应该首先求得（调试得）该磁芯在 Im 条件下可能获得的最大电感量的气隙开度，保持该气隙开度不变，再减少匝数直到需要的参照的电感量。
这样的好处是：可以获得最大的抗饱和安全余量、最少的匝数（最小的绕组电阻和窗口占用）。
其中：抗饱和安全系数= 临界饱和电流/ Im 。
3、再度联合仿真把类比得到的非线性（目标）变压器代替第一步骤联合仿真电路中的线性变压器，再行仿真。
其中，由于匝数已经求得，可通过简单计算可求得绕组电阻，应修改模型中这个参数。
现在的仿真更接近真实的仿真，可以进一步观察变压器在电路中的表现，或许进一步调整优化之。
采用同样的手段，其他电感也应该逐个非线性化，饱和电感、等效漏感等也应纳入联合仿真。
其中：变压器损耗 = 变压器输入功率 - 变压器输出功率电感损耗功率 = （电感端电压波形 x 电感电流波形）平均值电感、变压器绕组铜损 = （（电感、变压器绕组端电压波形）有效值 / 绕组欧姆电阻 rx）平均值磁损 = 总损耗 - 铜损，或者，磁损 = 绕组电阻为0的变压器损耗。
五、设计举例一：反激变压器1、开环联合仿真以100W24V全电压反激变换器为例，最简洁的开环仿真电路如图（仿真压缩文件FB1附后）：注：这里采用无损吸收方式，以便更仔细的观察吸收的细节和效果。
主要设计参数为：输入电压85~265VAC，对应最低100VDC，最高375VDC输出电压24V输出功率100W，考虑过载20%，即120W，对应负载阻抗4.8欧姆PWM频率50KHz先采用一个2绕组线性变压器仿真。
先初步拟订的变压器参数如下：其中暂定的偶合系数 k=0.985，可表达约3%的典型漏感。
先用极端高压（375VDC）仿这个电路：占空设在0.2左右。
调整变压器次级电感 ls，使输出达到24V。
观察Q1的电压波形，电压应力明显分为两部分，一部分是匝比引起的反射电压，最前端还有个漏感引起的尖峰电压。
D3的电压波形亦如此。
增加 ls 值可以降低Q1的反射电压，同时增加D3的反射电压。
调整 ls 使Q1的反射电压低于一个可以接受的值，D3选择范围较宽，可暂不仔细追究。
增加吸收（即C1容量）可以降低漏感尖峰电压，同时调整L1电感量使C1电压刚好可以放电到0V，最终使尖峰电压低于一个可以接受的值。
不同 lp 的值对应一个恰当的 ls 值，可以获得一个最大的占空比，足够的占空比才能保证高压轻载的调节性能。
以上调整应始终使输出保持在24V条件下进行。
在C1=15nF，L1=470uH条件下，可以得到如下一组数据：占空比lp(uH)ls(uH)尖峰电压 反射电压0.24535245724910.22460265644780.2390265564670.1832530511456我们暂时按照占空比=0.22这一组数据进行下面的设计。
再用极端低压（100VDC）仿这个电路增加占空比，直到输出达到24V，此时占空比 0.521观察原边绕组电流波形，可以看出还有相当程度的电流连续（模式）。
平均电流1.72A，峰值电流 Im=4.17A附：联合仿真电路五、设计举例一：反激变压器（续）2、变压器仿真将上述线性变压器B1复制到类比仿真电桥的左边，同时在右边放一个非线形变压器B2，初步拟订磁芯为EE2825，接线和初步设置的参数如图：调整电源电压（41.8V），使B1初级回路的峰值电流刚好达到 lm=4.17A检测此时B1的pp脚电压。
调整B2初级匝数使两边 pp 脚电压达到同样的值（即感抗相等电桥平衡），得到初级76匝。
波形不失真，说明该型号磁芯够大。
加大电压（也就是电流），直到右边波形失真，说明变压器B2进入饱和。
临界失真的电压大致为68V，与标准电流电压41.8V之比为163%，这就是抗饱和安全系数。
如果对上述结果满意，把两边接线改到 sp 脚调整B2次级匝数使两边sp 脚电压达到同样的值，得到次级18匝。
调整气隙，会得到不同绕组参数和安全系数。
评估：对于有峰值电流控制的电路来说，安全富裕很多，如果窗口允许的话，可以进一步减小磁芯。
对于没有峰值电流控制的电路来说，由于闭环反馈响应的设计差异，有可能在高压轻栽突然加载时，由于过补偿引起超过 Im 的峰值电流，适当富裕的安全系数是必要的。
如果觉得安全系数还不够，如果窗口允许的话，可以进一步优化气隙获得更大的安全系数，或者选用更大的磁芯。
