Saber变压器设计参数

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反激变压器设计实例(二)

反激变压器设计实例(二)

反激变压器设计实例(二)目录反激变压器设计实例(二) (1)导论 (1)一.自跟踪电压抑制 (2)2. 反激变换器“缓冲”电路 (4)3. 选择反击变换器功率元件 (5)3.1 输入整流器和电容器 (5)3.2 原边开关晶体管 (5)3.3 副边整流二极管 (5)3.4 输出电容 (6)4. 电路搭接和输出结果 (6)总结 (7)导论前面第一节已经将反激变换器的变压器具体参数计算出来,这里整个反激电路最核心的部件已经确定,我们可以利用saber建立电路拓扑,由saber得出最初的输出参数结果。

首先进行开环控制,输出电容随便输出一个值(由于C1作为输出储能单元,其容值估算应考虑到输出的伏秒,也有人用1~2uF/W进行大概估算),这里选取1000uF作为输出电容。

初始设计中的输出要求12V/3A,故负载选择4欧姆电阻,对于5V/10A的输出,通过调节负载和占空比可以达到。

由实际测量可得,1mm线径的平均电感和电阻值分别为6uH/匝和2.6mΩ/匝,寄生电感通常为5%,由于副边匝数较少,可不考虑寄生电感,所以原边寄生电感为27uH,电阻为11.57mΩ,最终结果如图1所示。

图1.反激电路主拓扑图2.开关管电压、输出电压、输出电流首先由输出情况可以看出,变压器的设计还是满足要求的。

查看图2中开关管电压曲线可以看出,其开关应力过高,不做处理会导致开关管导通瞬间由于高压而击穿。

在反激变换器中,有两个主要原因会引起高开关应力。

这两个原因都与晶体管自带感性负载关断特性有关。

最明显的影响是由于变压器漏感的存在,集电极电压在关断边沿会产生过电压。

其次,不是很明显的影响是如果没有采用负载线整形技术,开关关断期间会出现很高的二次测击穿应力。

一.自跟踪电压抑制当警惕管所在电路中带感性或变压器负载,在晶体管关断时,由于有能量存储在电感或变压器漏感的磁场中,在其集电极将会产生高压。

在反激变换器中,储存在变压器中的大部分能量在反激期间将会传递到副边。

SABER实践教程(关于saber在电源仿真中的几个技巧)

SABER实践教程(关于saber在电源仿真中的几个技巧)

1,知道了传递函数,如何得出bode图?2,如何测量波形的THD、PF值以及各次谐波?3,测电压、电流各种方法小结。

4,实现变压器的功能:耦合电感的用法。

(技巧分享就到此了,有什么问题可留言,推荐去看看107楼的内容)刚才Q上有人问我关于混合仿真的,这里增加个:5,控制系统与模拟系统下的混合仿真。

比如说现在要画下面传递函数的bode图:首先,在saber的搜索栏里输入“tf_rat”,出来如下图:可以选择第一个:两个串联即可,如下图:这样就实现了上面的传递函数。

这里的source需要用到控制系统下的,可搜“c_sin”,选择第一个,如下:当然了,不一定非要这个,因为可以通过接口转换来实现,这是后话。

关于tf_rat的设置如下:这样就实现了函数:1/(s+1)最后的连接图:先netlist再DC分析然后小信号分析,看下面设置:最后的bode图:至此,bode图已经画出来了,很简单哈,剩下的就是自己去分析了~这里附上上面仿的附件,方便下载。

双击轴线,AXIS ATTRIBUTE对话框里的GRID increment可以调制轴线等分间距!!路径中不能有中文,要在全英文下看波形可以放大的,选中托一下即可。

要恢复回来,按下面按钮:不错,既然你仿出来了,你再试试这个传递函数哈:怎么跟上图差不多呢关于区别,你看看:这样看就出来区别了,哈哈怎么把两个波形放在同一个图中的?讲讲波形计算器吧,比如如何把某一个电流扩大十倍,电压扩大十倍便找个简单的电流扩大十20倍的小例子这是一个电流波形,点出计算器来点击图形右侧的电流标号i(l.lr),标号呈现白色表示选中,然后在计算器光标处左键按一下,右键再按一下,至此i(l.lr)添加到计算器中了。

其次在光标处输出20*,再次输入内容的话,以前的内容自动清除,从而计算器自动生成了i(l.lr)*20,这样计算器完成了计算。

计算其中delete为删除键。

最后点击Δ左边的绿色波形图,电流扩大十倍后如下图所示在saber,常用的电容就一种,可以不分极性的,如下:,如何测量波形的THD、PF值以及各次谐波在PFC的仿真以及并网逆变中,经常需要测量波形的THD,PF值,看各次谐波的大小。

变压器技术参数

变压器技术参数

变压器技术参数(共19页) -本页仅作为预览文档封面,使用时请删除本页-变压器的技术参数一.变压器的容量:变压器容量计算是一个专业的技术性问题,并不是一个简单的公式就能计算出来的,需要考虑到如负荷率、功率因数等很多方面的因素。

但可以对变压器容量进行一个估算。

例如利用计算负荷法进行估算1.变压器的容量等于三相容量之和,先知道变压器的额定电压,额定电流,然后根据公式 P(视在功率)=/3*U*I(U是相电压,/3表示更号3),用高压侧电压电流算和用低压侧的算是一样的。

例如:二次额定电流,电压是400V,那么容量是/3*400*=100KVA2.首先选择变压器的额定电压。

高压侧电压与所接入电网电压相等,低压侧电压比低压侧电网的电压高10%或5%(取决变压器电压等级和阻抗电压大小);额定容量选择。

3.计算变压器所带负荷的大小(要求统计最大综合负荷,将有功负荷kW值换算成视在功率kVA),如果是两台变压器,那么每台变压器的容量可按照最大综合负荷的70%选择,一台变压器要按总负荷考虑,并留有适当的裕度。

其它名牌参数可结合变压器产品适当考虑。

4.例如:选择35/10kV变压器。

假定最大负荷为3500kW,功率因数为,选两台变压器,容量S=×3500/=3062kVA,可选择3150kVA的变压器,电压比为35kV/。

再从产品目录中选择型号。

5.变压器效率一般为,负载时的功率因数通常约为附近,功率因数从提高到时每KW需无功补偿容量为千乏,根据变压器的容量计算无功补偿电容量: Qc=变压器容量(KVA)××二.变压器的绝缘等级,并不是绝缘强度的概念,而是允许的温升的标准,即绝缘等级是指其所用绝缘材料的耐热等级,分A、E、B、F、H级。

绝缘的温度等级分为 A级 E级 B级 F级 H级。

各绝缘等级具体允许温升标准如下: aE BF H 最高允许温度(℃) 105 120 130 155 180 绕组温升限值(K) 6075 80 100 125 性能参考温度(℃) 80 95 100 120 145三变压器的绝缘水平变压器绕组额定耐受电压用下列字母代号标志:LI——雷电冲击耐受电压SI——操作冲击耐受电压AC——工频耐受电压2、变压器的绝缘水平是按高压、中压、低压绕组的顺序列出耐受电压值来表示(冲击水平在前)的,其间用斜线分隔开。

Saber仿真软件入门教程

Saber仿真软件入门教程

SABER讲义第一章使用Saber Designer创建设计本教材的第一部分介绍怎样用Saber Design创建一个包含负载电阻和电容的单级晶体管放大器。

有以下任务:*怎样使用Part Gallery来查找和放置符号*怎样使用Property Editor来修改属性值*怎样为设计连线*怎样查找一些常用模板在运行此教材前,要确认已正确装载Saber Designer并且准备好在你的系统上运行(找系统管理员)。

注:对于NT鼠标用户:两键鼠标上的左、右键应分别对应于本教材所述的左、右键鼠标功能。

如果教材定义了中键鼠标功能,还介绍了完成该任务的替代方法。

一、创建教材目录你需要创建两个目录来为你所建立的单级放大器电路编组数据。

1. 创建(如有必要的话)一个名为analogy_tutorial的目录,以创建教材实例。

2. 进入analogy_tutorial目录。

3. 创建一个名为amp的目录。

4. 进入amp目录。

二、使用Saber Sketch创建设计在这一部分中,你将使用Saber Sketch设计一个单级晶体管放大器。

1. 调用Saber Sketch(Sketch),将出现一个空白的原理图窗口。

2. 按以下方法为设计提供名称3) 通过选择File>Save As …菜单项,存储目前空白的设计。

此时将出现一个Save Schematic As对话框,如图1所示。

图 12) 在File Name字段输入名称Single_amp。

3) 单击OK。

3. 检查Saber Sketch工作面1)将光标置于某一图符上并保持在那里。

会显示一个文字窗口来识别该图符。

在工作面底部的Help字段也可查看有关图符的信息2)注意有一个名为Single_amp的Schematic窗口出现在工作面上。

三、放置部件在教材的这一部分你将按图2所示在原理框图上放置符号。

图中增加了如r1、r2等部件标号以便参照。

图 2 单级晶体管放大器部件布局1.按以下方式查找和放置npn晶体管符号:1) 单击Parts Gallery图符出现Parts Gallery对话框,如图3所示。

saber经验总结

saber经验总结

1,正弦波Voltage source, sine.的选项中offset是指偏置量,即正弦波的最小值。

Ampl是指幅值,offset+ampl就等于峰值。

2,暂时还不知道怎么设置理想zener的稳压值,但是发现bzx79c??(??为稳压值)的稳压管可以用3,lm258n_3是Saber中模型的名字, _3代表了该模型是基于第三级运算放大器模板建立的.4,Saber软件中二极管器件模型的名字头上都带字母d, 所以d1n5233a代表1n5233的模型.5,DT分析就是左边第三个DC Transfer Analysis(因为波形文件的后缀是dt.ai_pl ,时域分析的后缀则是tr.a_pl). From, to, by 的三个值都不能加单位(独立源选电压源则默认为V,独立源选电流源则默认为A)。

6,在measure里面可以测好多好多东西,比如说大小啊,回转率,最大值,最小值,平均值,占空比啊7,Vcc和vee这种global connector(一条小横杠)都可以在part gallery里面直接输入搜得。

8,(现象)在三端线性稳压器处用电流源当负载,做dt分析,x轴为电流源的时候发现我设的电流源的大小跟它实际流过的大小居然没有关系(理解)用dt分析做带负载能力的时候,由于dt分析要选择independent source做x轴,因此只能选择电流源,以看出其伏安关系(发现)此外,发现在7805输出侧只用1u的小电容和一个npn管(c极接输入,b极接输出,e极接负载)就可以代替原先所需要的大滤波电容,但是输入的大电容(470u)没有见过这种用法。

(尚不理解)7805comm端(即地)经过并联的一个正向二极管和一个电解电容(10u)才接地9,直接输入npn就可以得到理想器件了10,看到高手在选开关管并联的diode的时候没有选第一个diode而是选diode ideal(pwl)看到高手在选推挽电路变压器次级的二极管的时候选了第一个diode11,rotate的时候是逆时针旋转,开关管有时候是选flip而不是rotate12,命名用 vgd_top, vgd_bot来表示栅极(即门极)驱动电压源,而且一个上管,一个下管。

saber仿真实例

saber仿真实例

稳压管电路仿真稳压管在电路设计当中经常会用到,通常在需要控制电路的最大输入、输出或者在需要提供精度不高的电压参考的时候都会使用。

下面就介绍一个简单例子,仿真电路如下图所示:在分析稳压管电路时,可以用TR分析,也可以用DT分析。

从分析稳压电路特性的角度看,DT分析更为直观,它可以直接得到稳压电路输出与输入之间的关系。

因此对上面的电路执行DT分析,扫描输入电压从9V到15V,步长为0.1V,分析结果如下图所示:从图中可以看到,输入电压在9~15V变化,输出基本稳定在6V。

需要注意的是,由于Saber仿真软件中的电源都是理想电源,其输出阻抗为零,因此不能直接将电源和稳压管相连接,如果直接连接,稳压管将无法发挥作用,因为理想电源能够输出足以超出稳压管工作范围的电流。

带输出钳位功能的运算放大器运算放大器在电路设计中很常用,在Saber软件中提供了8个运放模板和大量的运放器件模型,因此利用Saber软件可以很方便的完成各种运方电路的仿真验证工作.如下图所示的由lm258构成的反向放大器电路, 其放大倍数是5,稳压二极管1N5233用于钳位输出电压.对该电路执行的DT分析,扫描输入电压从-2V-> 2V , 步长为0.1V, 仿真结果如下图所示:从仿真结果可以看出,当输入电压超出一定范围时, 输出电压被钳位. 输出上限时6.5V, 下限是-6.5V. 电路的放大倍数A=-5.注意:1. lm258n_3 是Saber中模型的名字, _3代表了该模型是基于第三级运算放大器模板建立的.2. Saber软件中二极管器件级模型的名字头上都带字母d, 所以d1n5233a代表1n5233的模型.5V/2A的线性稳压源仿真下图所示的电路利用78L05+TIP33C完成了对78L05集成稳压器的扩展,实现5V/2A 的输出能力。

为了考察电路的负载能力,可以在Saber软件中使用DT分析,扫描变化负载电流,得出输出电压与输出电流的关系,也就可以得到该电路的负载调整率了。

基于SABER的三相ACAC变换器设计

基于SABER的三相ACAC变换器设计
在使用已有模型还是功能模块时,为了使设计实际可行,只需在需要时创建新的模块。 下面的内容是分析各层面的设计并验证相应的特性。
3.1 Level 0 系统层面设计
这一层仅考虑 AC/AC 变换器的基本特性,这有利于在系统层面上进行仿真分析,因为 这一层面关注点是系统能量的消耗,具体详细的特性是不需要考虑的。
3.1.1 模型方程描述(Behavior description)
Level 0 层面上 AC/AC 变换器可以用以下方程描述: 三相交流输入电压方程为:
三相输入的瞬时幅值 A 方程为:
设 Vom 为输出电压有效值,则三相输出电压为:
其中 ω0 为输出角频率。 设 Ia 和 Ib 为负载 a 相和 b 相瞬时电流。则三相输出电流瞬时幅值 Iamp 可描述为:
3 设计方法(Design Methodology)
本节描述不同层面上 AC/AC 变换器的设计。AC/AC 可以用下图所示符号来表示。
四个输入端口分别是:ap, bp,cp,neu,作为三相正弦交流输入。输入是 Wye 型结构,neu 是中性点。四个输出端口分别是:vo_a, vo_b, vo_c,vo_neu,作为三相正弦交流输出。输出同
用三个层面来设计和验证 AC/AC 变换器,各个层面的规范各不相同,设计越具体详细, 则表现特征就越多,也就可以相应加入更多的规范。
2.1 Level 0 –系统层面
这是最高的层面,只能描述 AC/AC 变换器最基本的特性。需满足下列要求: 输入是三相交流,频率在特定的范围内。 输出同样是三相交流,但是频率是固定的。 输出电压和功率是可以设定的,需要考虑电能变换效率。 系统整体的电能消耗能够被有效计算出来。
基于 SABER 的三相 AC/AC 变换器设计

Saber常见电路仿真实例

Saber常见电路仿真实例

Saber常见电路仿真实例一稳压管电路仿真 (2)二带输出钳位功能的运算放大器 (3)三5V/2A的线性稳压源仿真 (4)四方波发生器的仿真 (7)五整流电路的仿真 (10)六数字脉冲发生器电路的仿真 (11)七分频移相电路的仿真 (16)八梯形波发生器电路的仿真 (17)九三角波发生器电路的仿真 (18)十正弦波发生器电路的仿真 (20)十一锁相环电路的仿真 (21)一稳压管电路仿真稳压管在电路设计当中经常会用到,通常在需要控制电路的最大输入、输出或者在需要提供精度不高的电压参考的时候都会使用。

下面就介绍一个简单例子,仿真电路如下图所示:在分析稳压管电路时,可以用TR分析,也可以用DT分析。

从分析稳压电路特性的角度看,DT分析更为直观,它可以直接得到稳压电路输出与输入之间的关系。

因此对上面的电路执行DT分析,扫描输入电压从9V到15V,步长为0.1V,分析结果如下图所示:从图中可以看到,输入电压在9~15V变化,输出基本稳定在6V。

需要注意的是,由于Saber仿真软件中的电源都是理想电源,其输出阻抗为零,因此不能直接将电源和稳压管相连接,如果直接连接,稳压管将无法发挥作用,因为理想电源能够输出足以超出稳压管工作范围的电流。

二带输出钳位功能的运算放大器运算放大器在电路设计中很常用,在Saber软件中提供了8个运放模板和大量的运放器件模型,因此利用Saber软件可以很方便的完成各种运方电路的仿真验证工作.如下图所示的由lm258构成的反向放大器电路,其放大倍数是5,稳压二极管1N5233用于钳位输出电压.对该电路执行的DT分析,扫描输入电压从-2V->2V,步长为0.1V,仿真结果如下图所示:从仿真结果可以看出,当输入电压超出一定范围时,输出电压被钳位.输出上限时6.5V,下限是-6.5V.电路的放大倍数A=-5.注意:1.lm258n_3是Saber中模型的名字,_3代表了该模型是基于第三级运算放大器模板建立的.2.Saber软件中二极管器件级模型的名字头上都带字母d,所以d1n5233a代表1n5233的模型.三5V/2A的线性稳压源仿真下图所示的电路利用78L05+TIP33C完成了对78L05集成稳压器的扩展,实现5V/2A 的输出能力。

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其中变压器设置情况如下:其中:电路、磁心型号EE3528、匝数24:2、气隙1.8mm等数据来源于控制芯片L6561数据手册磁心材质"3C8"(相当于PC40), 截面84.8u(平方米), 磁路长69.7m(米), 数据来源于EE3528磁心数据手册. 原边绕组电阻10m(欧姆), 副边绕组电阻1m(欧姆),是大致估计,完了修正.其中:变压器先采用3绕组线性模型,初步设置的参数如下:要同时得到电压电流波形数据,可以在这里选择:这样设置后,在波形管理器(Scope)里面所有元件的电流就有了,包括变压器各绕组的电流波形。

有关问题在这里统一讲一下:仿真中CPU是全力以赴的,CPU占用100%是正常的。

仿真中可以观察右上角这个部分知道当前状态:仿真会产生很多文件,并且很大。

除非想保存波形数据,否则可以不定期清理这些文件:File ----Clean Files... 想中断当前的仿真,按这个:想在知道仿到什么程度了,可以在仿真过程中拖动一下示波器箭头,查看当前波形。

画电路图可以采用复制方式,这样免得经常到库里面找元件。

也允许在目录里直接把那个唯一需要的电路图文件改名或者复制粘贴为拷贝。

上述几种操作容易引起网络错误,最好整理一下:Schematic-----Re-Reference仿真操作直接按这个就行:可以不先做DC分析。

其中除了这两栏外其他可以不设置:要同时得到电压电流波形数据,可以在这里选择:此外,你需要的Saber2007(含教材)压缩文件长期保存在这两个群的邮件里(安装中切记不能有任何中文路径和文件名):调整B2副边绕组匝数,使电桥平衡。

这里,即使B2副边绕组只有1匝,电桥仍然不能平衡,可以选择的是采用半匝结构、或者增加气隙。

调整气隙到0.5mm,电桥平衡。

且B2波形无畸变,说明磁芯够大。

增加激励电流,直到波形畸变。

临界值170A,抗饱和安全系数=170/97=175%。

安全系数很大,说明磁芯偏大,可考虑减少一号磁芯。

改用EE42/21/15磁芯,重复上述仿真,得到:副边绕组匝数 n2=n3=1,允许最大气隙 0.345mm,抗饱和安全系数 130%。

评估:匝数,匝数不是连续分布,只能是1、2。

等自然数,特定情况半匝是可能的。

设计中一般总希望用最少的匝数达成拓扑需要,以便获得最少的铜损。

经仿真,半匝不能满足要求,最少是1匝。

气隙,气隙是客观存在的,即使磨成镜面的磁芯,仍然有um数量级的气隙存在,这里的345um是最大允许值,适当的气隙冗余量(这里是0~0.345mm)可保证规模生产时的安装容差。

气隙超出最大允许值意味着拓扑将退出电流连续模式。

抗饱和安全系数,常规设计方法不能明确得出这个参数,因此这个参数究竟多大合适我说了不算,需要工程进一步验证。

如果这个参数可以用完,那我们还可以再减少一号磁芯。

原边:全桥变换电压传输是比例关系,根据“感量比等于匝比的平方”的关系,对应400uH:640nH的感量比,可以算出匝比为25:1。

即:原边25匝。

原边仿真的任务是确定在不同气隙状态下变压器的绕组电感量。

将电桥改接到原边设置低频(50Hz)小电流(1V1KΩ)激励,使电桥阻抗远大于感抗。

保持气隙345um,调整B2原边匝数,使电桥平衡。

得到原边匝数25匝,与计算吻合。

将B2气隙设置为0,调整B1原边电感,使电桥平衡,得到变压器原边最大电感Lpm=3.7mH。

以及对应副边电感5.5uH。

不同的气隙宽度对应不同的电感量。

其中,漏感是按1%典型值计算的,原边副边各自0.5%。

单位为uH。

因为电压尖峰和吸收过程极为短暂,为尽可能精确地仿真尖峰及吸收过程的细节,我们将Saber的默认精度提高500倍:采用线性变压器以获得变压器内在的漏感,偶合系数k=0.995(对应1%的典型漏感),原边电感Lp=1mH,匝比1:1。

在变压器原边连接C3、R3,尽可能地去等效绕组分布电容和变压器磁损。

以步长1us仿真5ms,以最后1ms的数据为观测结果。

二、 Saber 中的变压器我们用得上的 Saber 中的变压器是这些:(实际上是我只会用这些)分别是:xfrl 线性变压器模型,2~6绕组xfrnl 非线性变压器模型,2~6绕组单绕组的就是电感模型:也分线性和非线性2种线性变压器参数设置(以2绕组为例):其中:lp 初级电感量ls 次级电感量np、ns 初级、次级匝数,只是显示用,不是真参数,可以不设置rp、rs 初级、次级绕组直流电阻值,默认为0,实际应该是该绕组导线的实测或者计算电阻值,在没有得到准确数据前,建议至少设置一个非0值,比如1p(1微微欧姆)k 偶合(互感)系数,建议开始设置为1,需要考虑漏感影响时再设置为低于1的值。

需要注意的是,k 为 0。

99 时,漏感并不等于 lp 或者 ls 的 1/100。

漏感究竟是多少,后述。

其他设置项我没有用过,不懂的可以保持默认值。

非线性变压器参数设置(以2绕组为例):其中:np、ns 初级、次级匝数rp、rs 初级、次级绕组直流电阻值area 磁芯截面积,即 Ae,单位平方米,84.8u 即 84.8 微平方米,也就是 84.8 平方毫米。

len_fe 磁路长度,单位米,这里的 69.7m 是EE3528磁芯的数据len_air 气隙长度,单位米,这里的 1.8m 是最后获得的设计参数之一。

matl 磁芯材质,下一讲了其他参数我也不会用,特别是没有找到表达漏感的设置。

有了Saber 中这两类变压器模型,基本上足以应付针对变压器的仿真了。

他们的特点是,xfrl 模型速度快,不会饱和,而且有漏感表达,xfrnl 模型真实,最后得出设计数据主要靠它了。

应用这两个模型有几个小技巧需要掌握:1、已知 lp、ls 求匝比,或者已知 lp、匝比求 ls2、已知线径、股数、匝数、温度,计算绕组电阻值3、已知磁芯型号,查磁芯手册获得 area、len_fe 参数Saber中的磁性材料总共在Saber(2007)中找到9种材质的磁心,参数如下:Saber的磁心采用的是飞利浦的材质系列,但是不知道什么原因除了表中黄色部分的4种材质外,查不到其他材质的文档。

因此采用了类比法用仿真求出了其他材质的主要参数。

类比法用的仿真电路实际上是个电桥,如图:电路左右对称分流,左边是一线性(理想)电感做参照,右边是需要检测的非线性电感或者变压器。

当信号源很小时,比如1mV,特定已知的材质(比如“3D3”)磁芯电感通过较大阻值的电阻分压后可得到一基准端电压,不同材质可得到一系列相对端电压,并与其初始导磁率成比例关系,从而获得表中系列材质的测试初始导磁率数据。

当信号源较大时,加大电流到适当的程度,被测试电感会出现临界饱和迹象(如图中右窗口波形刚开始变形),类比可得到各系列材质的测试B值。

这个类比电桥也是以后要用到的线性变压器和非线性变压器的参数转换电路,附后,需要的可以下载。

遗憾的是,可选择的材质实在太少,尽管Saber有专门针对磁性材料的建模工具,但是工程上常用的TDK系列,美芯、美磁等标准磁心都没有开发对应的Saber磁芯材质模型,这个重要的工作有待有心人或者厂家跟进(我觉得起码厂家应该花钱完善自己的磁材模型)。

所幸的是,我们做开关电源中的变压器使用得最多的锰锌铁氧体功率磁芯PC40材质,可以用“3C8”材质完全代替,很多实例反复证明,用“3C8”代替PC40材质仿真变压器或者PFC电感是非常准确的,仿真获得的各种参数误差已经小于PC40材料本身参数的离散性(几个百分点)。

附1:几个已知的飞利浦的材质文档五、设计举例一:反激变压器1、开环联合仿真以100W24V全电压反激变换器为例,最简洁的开环仿真电路如图(仿真压缩文件FB1附后):注:这里采用无损吸收方式,以便更仔细的观察吸收的细节和效果。

主要设计参数为:输入电压85~265VAC,对应最低100VDC,最高375VDC输出电压24V输出功率100W,考虑过载20%,即120W,对应负载阻抗4.8欧姆PWM频率50KHz先采用一个2绕组线性变压器仿真。

先初步拟订的变压器参数如下:其中暂定的偶合系数 k=0.985,可表达约3%的典型漏感。

先用极端高压(375VDC)仿这个电路:占空设在0.2左右。

调整变压器次级电感 ls,使输出达到24V。

观察Q1的电压波形,电压应力明显分为两部分,一部分是匝比引起的反射电压,最前端还有个漏感引起的尖峰电压。

D3的电压波形亦如此。

增加 ls 值可以降低Q1的反射电压,同时增加D3的反射电压。

调整ls 使Q1的反射电压低于一个可以接受的值,D3选择范围较宽,可暂不仔细追究。

增加吸收(即C1容量)可以降低漏感尖峰电压,同时调整L1电感量使C1电压刚好可以放电到0V,最终使尖峰电压低于一个可以接受的值。

不同lp 的值对应一个恰当的 ls 值,可以获得一个最大的占空比,足够的占空比才能保证高压轻载的调节性能。

以上调整应始终使输出保持在24V条件下进行。

在C1=15nF,L1=470uH条件下,可以得到如下一组数据:占空比lp(uH)ls(uH)尖峰电压反射电压0.24535245724910.22460265644780.2390265564670.1832530511456我们暂时按照占空比=0.22这一组数据进行下面的设计。

再用极端低压(100VDC)仿这个电路增加占空比,直到输出达到24V,此时占空比 0.521观察原边绕组电流波形,可以看出还有相当程度的电流连续(模式)。

平均电流1.72A,峰值电流 Im=4.17A五、设计举例一:反激变压器(续)2、变压器仿真将上述线性变压器B1复制到类比仿真电桥的左边,同时在右边放一个非线形变压器B2,初步拟订磁芯为EE2825,接线和初步设置的参数如图:调整电源电压(41.8V),使B1初级回路的峰值电流刚好达到 lm=4.17A检测此时B1的pp脚电压。

调整B2初级匝数使两边 pp 脚电压达到同样的值(即感抗相等电桥平衡),得到初级76匝。

波形不失真,说明该型号磁芯够大。

加大电压(也就是电流),直到右边波形失真,说明变压器B2进入饱和。

临界失真的电压大致为68V,与标准电流电压41.8V之比为163%,这就是抗饱和安全系数。

如果对上述结果满意,把两边接线改到 sp 脚调整B2次级匝数使两边sp 脚电压达到同样的值,得到次级18匝。

调整气隙,会得到不同绕组参数和安全系数。

评估:对于有峰值电流控制的电路来说,安全富裕很多,如果窗口允许的话,可以进一步减小磁芯。

对于没有峰值电流控制的电路来说,由于闭环反馈响应的设计差异,有可能在高压轻栽突然加载时,由于过补偿引起超过 Im 的峰值电流,适当富裕的安全系数是必要的。

如果觉得安全系数还不够,如果窗口允许的话,可以进一步优化气隙获得更大的安全系数,或者选用更大的磁芯。

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