设计电源转换器时，仿真模型可用于帮助权衡多种设计标准。有源器件的基于开关的简单模型用于快速仿真，从而获得更多的工程见解。然而，简单的设备模型不会像详细的制造商设备模型那样在设计中调用相同的置信水平。
设计问题 在电力转换器的开发过程中，通常在概念和可行性研究期间使用数值模拟。仿真模型需要包括模拟电路和相应的数字控制器。模型可以帮助回答的设计问题的示例包括：
应使用哪种拓扑？
对于给定的拓扑，可以实现什么性能？
应使用什么 PWM 开关频率？
无源元件需要什么值和额定值？
应该使用什么样的电源开关？
类型（如 MOSFET、IGBT 或 BJT）？
技术和额定电压（如英飞凌的 OptiMOS 或 CoolMOS）和材料（如 Si、SiC 或 GaN）？
对栅极驱动器电路有哪些要求，包括所需的死区时间？
，根据之前的评估： 可以估计系统效率和部件损耗，随后可以开发合适的冷却系统
可以研究系统效率与电磁兼容性的权衡。开关损耗和 EMI 均取决于开关频率和电源开关压摆率。
SPICE 仿真工具是电路设计人员的解决方案。然而，所描述的设计步骤取决于能否在合理的时间内模拟电源转换器。 Simscape Electrical 等电路仿真工具具有简单的器件模型，这些模型本质上是理想的开关，加上列表中的开关损耗，可以满足这种高效的仿真需求。此外，与 Simulink 的紧密集成意味着数字控制器也包含在仿真中，无需进行联合仿真。然而，理想的开关假设为后续专注于确定效率和微调设计的设计步骤带来了一些不确定性。这种不确定性可以通过使用组件制造商开发的详细 SPICE 器件模型来解决。本文定义了一个流程，可以快速探索设计空间，同时还可以利用详细的代工厂 SPICE 组件模型。该过程的是利用具有不同保真度级别的多个模型，将模型与要回答的具体设计问题相匹配。同样重要的是使用低保真度水平来预初始化详细的仿真模型，从而减少初始化时间。
降压转换器设计示例
本文以图 1 所示的 48V/12V DC/DC 降压转换器为例。降压转换器将输入电压 (V_IN) 降压至较低电平的输出电压 (V_OUT)，表征其行为的主方程由下式给出：
公式1 d=V_OUTV_IN\右箭头V_OUT=d?V_IN
其中 d 代表高端电源开关 (HS_SW) 的占空比。低侧电源开关 (LS_SW) 的占空比由 d' 给出，定义如下：
公式2
d' = 1 d
图 1. 降压 (Step-Down) DC/DC 电源转换器的结构。
根据参考电压 (V_ref) 和测量的输出电压 (V_meas)，离散时间比例积分电压控制器计算所需的占空比 (d)。
