电力电子系统设计是一个复杂的工程问题。传统上，克服相关挑战需要主题专家进行耗时的分析。幸运的是，工程师们可选择各种现代工具，显著加快设计过程并优化结果。这些工具涵盖软件模拟工具（如 PLECS® 和 SPICE）和基于测量的方法（如动态性能表征）。每种分析方法都有其自身的优势和局限性，适合解决特定的设计问题。本文将对此进行描述。

PLECS® 是一款专为电力电子系统模拟开发的模拟工具，有助于工程师设计控制方案、拓扑结构和热系统。该工具涵盖多个物理学领域，可简化对系统机械、热或磁性元件的分析。PLECS® 采用理想的晶体管开关模型，可动态选择晶体管电阻瞬时变化前后的积分时间步长。对于开关电路应用，该分析方法使 PLECS® 相对于传统电路级模拟具有巨大的速度优势。由于电气元件被理想化，因此采用分析方式对功率损耗进行描述（通过查找表或函数），以匹配实验结果。Wolfspeed 的 PLECS 模型根据数据表信息构建，如图 1 所示。一般而言，PLECS® 对于控制设计、器件选择、预测系统损耗、预测器件结温和热系统设计非常有用。除了提供可供下载的完整 PLECS® 模型组合，Wolfspeed 还免费提供针对系统设计问题开发的在线评估工具 SpeedFit。

虽然 PLECS® 是一款强大的模拟工具，但它也有局限性。例如，PLECS® 中的晶体管模型使用数据表开发，因此所考虑的开关能量对于低电感系统来说是典型值。同样，导通损耗和热模型使用典型的数据表值。因此，留出设计余量始终至关重要，因为边界情形缺陷器件的结温比 PLECS® 预测的标称 TJ 更高（因损耗和热阻抗更高所致）。一般来说，应使用寿命模型设计最高每循环温度 δ，因为允许 TFLUID 和 TJ,MAX 之间的摆幅可能无法保证获得预期的系统运行寿命。此外，还应谨慎考量系统模型中的电信号。虽然低频特性（如纹波电压、输出电流和功率因数）可被精确模拟，但在 PLECS® 中无法预测由器件开关产生的动态特性。因此，器件边缘速率和电压过冲等参数未被模拟捕捉，而且对寄生元件建模也没有意义，因为在经简化的电模拟中寄生元件所作的贡献无关紧要。

为了演示理想化的开关和低频电路动态特性，图 2 示出了 PLECS 中的降压型转换器模拟。低侧开关电压示出硬开关行