QSPICE模拟仿真：直接在线订购和购买电子元件

QSPICE 电子电路仿真软件因其有效性和易用性而日益受到工程师和业余爱好者的欢迎。该软件的众多特点之一是它允许与在线订购系统集成以购买电子元件。有了这种可能性，设计人员可以直接订购和购买用于其图表的电子元件，而无需更改软件，也无需在各种在线网站上进行繁琐的元件搜索。让我们看看如何使用它。

介绍

想象一下，设计一个电路，模拟其行为，然后只需单击一下，即可直接从在线供应商处订购构建电路所需的所有组件。使用 QSPICE 软件，这已成为现实。这一重要可能性无疑彻底改变了设计和原型制作过程，使其更快、更高效。这个想法非常简单，就是将 QSPICE 软件与电子元件在线采购系统相结合。通过在单个软件中识别创建电路所需的组件，设计过程变得非常高效，因为只需单击一下，就可以直接从在线供应商处订购组件。设计过程明显更快，因此节省了搜索和手动购买组件的时间;直接订购电子元件还可以消除采购错误的风险，最后但并非最不重要的是，从采购到规划的整个过程都在一个软件中进行管理。因此，这些都是改善电子设计体验的诸多优势。

一个实际的例子

掌握此功能的最佳方法是使用简单的电气测试图进行实际测试。让我们开始创建一个简单的电源电路示例，该电路涉及白炽灯泡的延迟开启，在电气图中用电阻器表示。只要采取适当的措施，就可以控制大功率负载，前提是电路的所有关键部件都经过调整。图 1 显示了电气图，由以下电子元件组成：

· V1：25 V 电压发生器，用于激活 SiC MOSFET 的导通

· R1：这是一个 10K 电阻，用于向电解电容器 C1 提供小电流，以便其逐步充电。更改此值会改变时间常数，从而改变时序参数。其值越高，触发负载所需的时间越长

· C1：这是一个 4700 uF 电解电容器，用于积累能量，实际上构成了触发电子开关的编程定时器。在这种情况下，修改此值也会改变时间常数，从而改变定时参数。其值越高，触发负载所需的时间越长

· M1：QSPICE 库中提供的 Qorvo SiC MOSFET 型号为 UF3C065030B3。其特性非常有趣

· R2：这是一个 56 欧姆功率电阻器，这里用作负载。它可以是灯、加热器，甚至是电机。

该图显示了一些控制其执行的 SPICE 指令。特别是：

· .tran 15,0,100u：此指令设置 15 秒的瞬态模拟

· .ic v(charge)=0：此指令强制软件将“charge”节点设置为初始电压 0 V，从而实现电解电容器初始放电的条件。有了它，可以在任何初始电压水平下开始模拟

· .plot (v(vcc)-v(drain))*i(r2),v(drain)*i(R2)：此绘图指令显示波形图，其中显示负载和 SiC MOSFET 消耗的功率，根据公式 P=V*I

· .plot i(r2)：该指令在图表上显示流过负载的电流

· .plot v(charge),v(drain)：该指令在图表上显示用作计时器的电解电容器的电压以及 SiC MOSFET 漏极上的电压。

所用的 SiC MOSFET 是 QSPICE 库的一部分，由 Qorvo 生产。它具有以下电气特性，并且正如我们将在本文后面看到的那样，只需几个简单的步骤即可轻松在线购买：

· 型号：UF3C065030B3 SiC

· Rds(ON)：27 毫欧

· 漏源电压：650V

· 栅源电压：-25V~+25V之间

· 连续漏极电流：65A

· 脉冲漏极电流：230 A

· 功耗：242 W

· 最高结温：175°C

· 结至外壳热阻：0.48°C/W。

在执行模拟期间(但也在实际等效电路中)，电容器 C1 上的初始电压在时刻 T=0 等于 0 伏。25 伏电压源 V1 通过限流电阻逐渐给电容器充电，限流电阻的 RC 时间常数等于 47。当此电压(与 MOSFET 的栅极相同)达到某个阈值(在本例中，相对于所用组件，约为 6 V)时，MOSFET 进入导通状态并激活负载，负载将无限期保持通电状态，直到电解电容器因外部事件再次放电。相关电路不会自动下载。此操作可以通过与电容器并联的常开按钮执行。但是，始终建议与按钮串联一个低值电阻器(例如 10 欧姆)，以避免放电操作期间产生火花，为此必须将电解电容器短路。

图1：电源负载定时器的电路图

图 2 中的图表显示了一些参数的趋势，特别是：

· 电流图(顶部)：该图显示了流过负载 R2(绿色图)和 MOSFET 的 DS 通道的电流趋势。在前 12 秒内，没有电流流动，负载处于停用状态，但在此之后，它将在近一秒钟内激活。切换不清晰也不突然，但它是面对不断增加的模拟电压的模拟变化，具有非线性分量

· 功率图(中间)：该图显示负载消耗的功率(红色图)和 MOSFET 消耗的功率(绿色图)。负载在激活时功率达到 40 W 以上，而 MOSFET 的功率始终很低，除了激活的几个瞬间，在此期间可以观察到少量开关损耗

· 电压图(底部)：该图显示了 MOSFET 漏极相对于地的电压(蓝色图)，该电压随 M1 的工作区域而变化，最重要的是，电解电容两端逐渐增加的电压，最初为 0 V(红色图)，始终与地相比。最后一个电压的趋势不是线性的，而是遵循普通 RC 滤波器的趋势，该滤波器在输入端连接有固定的直流电压。如您所见，当电容器上的电压达到约 6 V 时，MOSFET 的开关与负载的激活相结合。

图 2：瞬态仿真中各个电路节点的参数图

让我们来订购电路的元件

现在，让我们进入项目的商业部分，即在线订购和购买图中使用的电子元件。并非所有电路元件都可以在线订购，因为传统元件非常普遍，也可以在当地商店找到。要在线下订单，只需右键单击感兴趣的组件并选择“立即从 Mouser 购买”项，如图 3 所示。关于该项目的电气图，唯一可以在线购买的组件是 SiC MOSFET UF3C065030B3。对于图的其他组件，上下文菜单不显示此功能。

图3：在电子元件上按鼠标右键即可进行订购和购买

选择订单后，默认浏览器会显示带有所选组件的 Mouser 供应商页面。此时，可以指定要订购的产品数量，并可以实时查看要支付的金额。继续购买后，我们将访问确认页面，当然，需要访问凭据，但也可以在没有网站帐户的情况下订购。完成订单后，我们可以轻松访问付款部分。

哪些组件可以在线购买

如前所述，并非软件中的所有电子元件都可以在线订购。当然，不包含型号代码或电压和电流发生器的通用元件不在此操作范围内。但是，可以遵循一些简单的规则来制作几乎所有其他可购买的组件。例如，对于二极管，只需右键单击并选择“选择指南”功能即可访问商业型号列表，其中列出了型号、制造商、支持的最大电压和最大电流。通过将模型与通用组件关联，我们可以按照前面段落中描述的步骤在线订购。因此，可以购买常见的 1N4007 二极管或 MM3Z2V7T1G 齐纳二极管并将其添加到购物车中。同样的推理可以扩展到 N 或 P 通道 JFET 晶体管、N 通道 JFET 功率晶体管，当然还有 Qorvo 库中的所有其他组件。

结论

QSPICE 与电子元件在线采购系统的集成无疑是电子模拟器领域的一次革命。其在效率、速度、成本、精度和易用性方面的优势非常明显，并使我们能够彻底改变电子电路的设计和构建方式。