Quick Start Guide for ADS in Power Electronics

《功率电子中的ADS快速入门指南》是Keysight Technologies提供的一份技术资料，旨在帮助工程师们高效地使用Advanced Design System（ADS）在功率电子领域进行设计和分析。ADS是一款强大的射频、微波和高速数字电路设计软件，尤其适用于处理与电磁场相关的复杂问题。 在当前的开关模式电源供应（Switched Mode Power Supplies, SMPS）设计中，宽禁带（Wide Band Gap）器件的使用越来越普遍。这些器件允许更高的切换频率和更快的边沿速度，从而使得电源供应能够更频繁地充能，减少能量存储元件如电容器和磁性组件的尺寸，实现更小、更轻、成本更低的设计。同时，更高的边沿速度也带来了更高的效率，因为低的切换损耗意味着晶体管在耗散区停留的时间减少，产生的热量也随之降低。 然而，高摆率带来的一个问题是布局寄生效应，特别是PCB布线的电感所引起的电压尖峰和噪声，这被称为传导电磁干扰（Conductive EMI）。当开关回路边缘的上升/下降时间接近计算公式（真空磁导率乘以有效开关回路长度除以负载电阻）的结果时，就需要考虑布局寄生电感的影响。例如，对于平面环路和典型的电路值，当上升时间达到几十纳秒时，问题就开始显现。 为了解决这个问题，ADS内置了电磁场求解器，能够提取PCB布线的电磁模型，并将其与常规的SPICE-like集中参数元素一同进行联合仿真。通过这种方式，设计师可以直观地观察到布局寄生效应对电路性能的影响，包括电压和电流的变化曲线，从而在设计阶段就能预测并优化EMI问题。 此外，ADS还提供了强大的仿真工具，比如瞬态仿真、频域分析以及S参数分析等，这些功能使得工程师能够在设计早期阶段就对整个系统进行精确评估，避免了传统仅依赖原理图视图可能导致的问题。通过ADS，设计者能够有效地减少设计迭代次数，提高设计成功率，并确保最终产品符合电磁兼容（EMC）标准。 总的来说，《功率电子中的ADS快速入门指南》是一份宝贵的资源，它向工程师们展示了如何利用ADS进行高效的功率电子设计，特别是在应对高频率和高速度带来的挑战时，如何通过集成的电磁分析来优化布局，减少噪声和干扰，从而实现更高效、更可靠的功率电子产品设计。