Confusión con "skip initial operating point solution" en LTspice

Question

Estoy tratando de simular el siguiente convertidor boost para ver Vout versus Vin:

En LTspice si ejecuto la simulación durante los primeros 250ms obtengo este gráfico donde Vout < Vin:

Pero si elijo "omitir la solución del punto de funcionamiento inicial", obtengo el siguiente gráfico donde Vout > Vin:

Estos dos son completamente diferentes. En qué cambia los resultados "saltarse la solución del punto de funcionamiento inicial"?

Pensaba que esta opción servía para acelerar la simulación omitiendo las condiciones iniciales, como establecer los voltajes de los condensadores y las corrientes de los inductores en un valor determinado. Pero en este caso también está dando resultados totalmente diferentes.

¿Cuál debería ser el enfoque general al simular circuitos con o sin esta opción? No sé en qué casos hay que utilizar esta opción y en qué casos hay que prescindir de ella para obtener una estimación realista. Porque las dos salidas son completamente diferentes.

Answer 1

Que uic considera que el Universo empieza con el botón de correr, no hay conocimiento previo ni historia, eres Dios y manejas el tiempo, así que el solucionador está calculando todo desde cero, lo que puede llevar mucho tiempo si los tiempos de asentamiento lo necesitan.

Sin ella es lo que decía @glen_geek: intenta resolver el circuito por DC ya que considera que el Universo ha empezado mucho antes, hay mucho conocimiento de la historia, por lo que el circuito ha tenido tiempo de asentarse en lo que son los valores actuales. Cuando lo hace, lo hace con lo que ve en el circuito, no con lo que lee de nuestras mentes, ya que no puede hacerlo. Esto nos corresponde a nosotros fijarlo en el circuito.

Además, start supplies from zero (o algo así) sólo añade un arranque menor para los suministros, por lo que el circuito se resuelve para las condiciones iniciales, pero con la diferencia de que todavía intenta resolver para CC, ya que no es uic .

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[en respuesta al comentario]

Como ya he dicho, el solucionador no puede leer mentes, en sólo puede leer circuitos. En este caso, se ve una fuente sin resistencia en serie, pero una tapa en paralelo (inútil, la resistencia interna de la fuente de tensión es cero), un FET impulsado directamente por una fuente de tensión, con 3,3 V, sin resistencia, diodos rectificadores que son demasiado lentos para la frecuencia de conmutación, una tapa de filtrado sin resistencia en serie, y una carga que bien podría ser al aire libre. Para estos casos, el solucionador encontró una solución. uic obliga a diferente solución inicial, casi siempre la verdadera, pero tarda en asentarse.

Si sondeas en diferentes partes, verás que uic y normal dan puntos de partida diferentes para cada tensión y corriente. Por ejemplo, V(out) comienza a partir de 4.1V no cero, como cabría esperar. Eso es porque, como he dicho, sin uic El solucionador considera que el circuito ha estado ahí durante años, en estado estacionario, sin conmutaciones, por lo que todo se calcula basándose en tensiones y corrientes estáticas. Y se obtiene ... una solución inicial. Con uic todo empieza de cero, CC, conmutación, todo. Lo que significa que la solución será radicalmente diferente. Así que no puedes culpar al solucionador por tratar de acomodar tu circuito poco realista (y bastante mal hecho), es decir, no debes culpar a la herramienta por lo que el usuario hace de ella.

Answer 2

Permitir un condición inicial resuelve el circuito para CC: los inductores se cortocircuitan y los condensadores se cargan mágicamente. Al hacerlo a veces ayuda a acercarse a un punto operativo. En este caso, el punto de funcionamiento sólo se alcanza después de que el MOSfet conmute on-off-on.... durante muchos ciclos.
Aquí, la condición inicial significa que el MOSfet está apagado (su tensión de puerta inicial es cero). C1 se "carga" a casi 4.5V, porque el diodo D2 suministra corriente a R1 y ninguna a C1. El resultado es una condición inicial irreal para el voltaje de salida. En esta simulación, C1 no hace nada.

Podrías considerar otra condición de arranque en la que C1 comienza sin carga a cero voltios. SPICE puede se quejan, porque la corriente del diodo D2 y la corriente del inductor serían extremadamente altas, con una resistencia en serie interna de cero. Debes reconocer que esto tampoco es realista.