一种Saber中不收敛情况的报错信息分析

Saber是目前最为专业的电源仿真设计软件之一，很多开发者在进行仿真学习时首先选择的都是采用这款软件，Saber功能强大，但这也意味着其操作较为复杂，在使用过程中会产生这样或者那样的问题，不收敛就是其中一个问题。本文将结合一个实际发生的例子，针对Saber当中不收敛的情况进行分析和解决。

在进行DC分析时，发生的错误如下：

*** ERROR \"ALG_SINGULAR_JACOBIAN\" *** Singular Jacobian matrix.Some possible causes for a singular Jacobian matrix:

-Model operating outside of its intended region of operation.

-Node/subsystem with no connection to the reference （floating）.

-Current loops （voltage sources/inductors in parallel.

-Missing equation and/or missing variable reference.

有的开发者可能会想，出现不收敛的情况是不是由于接地、接口等问题产生的？其实这些错误信息里面就含有可能引起不收敛的原因，下面就来逐条看看。

-Model operating outside of its intended region of operation.

模型运行越界。即运算出的结果使得模型超出了它正常的运行范围，对于仿真器来说就是某个或者某一些节点、变量的运算结果在某一个时刻（通常也就是仿真中断的时刻）出现了奇异点，这些点和原来的计算结果出现了非常大的变化（通常是10的n次方的数量级），导致仿真器无法得到一个在误差允许范围内的系统解，所以造成了不收敛的情况。

-Node/subsystem with no connection to the reference （floating）.

节点或者子系统缺少参考点。这条意思非常明显，在目标系统中的某个节点处于悬空状态，仿真器无法得到该节点的正确解。这种情况下要仔细查找系统，看看有没有这种情况出现。如果有，需要为该节点添加一个上拉或者下拉偏置。

Current loops （voltage sources/inductors in parallel）.

系统中出现了电流环路。电流源只能并联不能串联，如果一个环路中出现了两个以上的电流源，仿真器也无法得到正常的解，将会出现不收敛。有意思的是上面还括弧中还列举了另外一种情况，就是电压源和电感直接并联。这种情况下，DC分析是没法收敛的，因为电感的阻抗在DC分析时被视为0，而电压源与它直接并联，此时就会造成电感电流无穷大，引起DC分析不收敛。

-Missing equation and/or missing variable reference.

确实系统方程或者缺少系统变量参考。这种情况在自己写MAST语言建模的时候容易出现（Saber自带的模型都是经过验证的，不会出现这种情况），主要是指在自建的模型中，定义的系统变量没有相关的系统方程，造成仿真器无法计算该系统变量，导致仿真不收敛。

在提示的这四种情况中，第四种主要和自建模型有关，如果没有自己写的MAST程序，就不必考虑。第二和第三种容易在DC分析或者TR分析一开始就出现不收敛的情况，诊断起来也相对容易。第一种可能出现在TR分析的任何时刻，这种情况在仿真结果中会有所体现，打开仿真结果文件，仔细查看各个节点的变量波形，能找到波形仿真突变的节点变量。此时就需要研究与该变量相关的模型，通过调整系统结构或者模型参数来避免这种收敛性问题。

Saber仿真模拟时出现不收敛的情况，其主要成因非常多。本文中介绍的只是DC报错的一种情况，并根据软件给出的报错信息来逐条进行讲解与分析。本文非常适合新手在入门阶段进行阅读，通过对于错误信息的分析，相信大家一定能够对Saber的使用有进一步的了解。