基于multisim开关电源的仿真设计
开关电源《基于MatlabSimulink的BOOST电路仿真》
开关电源《基于MatlabSimulink的BOOST电路仿真》基于Matlab/Simulink的BOOST电路仿真姓名:学号:班级:时间:2010年12月7日1 引言BOOST 电路又称为升压型电路, 是一种直流- 直流变换电路, 其电路结构如图1 所示。
此电路在开关电源领域内占有非常重要的地位, 长期以来广泛的应用于各种电源设备的设计中。
对它工作过程的理解掌握关系到对整个开关电源领域各种电路工作过程的理解, 然而现有的书本上仅仅给出电路在理想情况下稳态工作过程的分析, 而没有提及电路从启动到稳定之间暂态的工作过程, 不利于读者理解电路的整个工作过程和升压原理。
采用matlab仿真分析方法, 可直观、详细的描述BOOST 电路由启动到达稳态的工作过程, 并对其中各种现象进行细致深入的分析, 便于我们真正掌握BOO ST 电路的工作特性。
图1 BOO ST 电路的结构2 电路的工作状态BOO ST 电路的工作模式分为电感电流连续工作模式和电感电流断续工作模式。
其中电流连续模式的电路工作状态如图2 (a) 和图2 (b) 所示, 电流断续模式的电路工作状态如图2 (a)、(b)、(c) 所示, 两种工作模式的前两个工作状态相同, 电流断续型模式比电流连续型模式多出一个电感电流为零的工作状态。
(a) 开关状态1 (S 闭合) (b) 开关状态2 (S 关断)(c) 开关状态3 (电感电流为零)图2 BOO ST 电路的工作状态3 matlab仿真分析matlab 是一种功能强大的仿真软件, 它可以进行各种各样的模拟电路和数字电路仿真，并给出波形输出和数据输出, 无论对哪种器件和哪种电路进行仿真, 均可以得到精确的仿真结果。
本文应用基于matlab软件对BOO ST 电路仿真, 仿真图如图3 所示, 其中IGBT作为开关, 以脉冲发生器脉冲周期T=0.2ms,脉冲宽度为50%的通断来仿真图2 中开关S的通断过程。
基于multisim开关电源的仿真设计
KC017-1 2006 届毕业设计开题报告
题目基于multisim开关电源的仿真设计
专业电气工程及其自动化
姓名周大伟
班级0 2 电三
指导教师许泽刚
起止日期06.3.19-06.3.2
2006年03 月31日
（2）熟悉Multisim仿真软件；
（3）进行方案比较，确定简便、可行的方案。
（4）绘制BUCK主电路和控制电路，并完成闭环参数的设计；（5）采用参数扫描法设计滤波电感；
（6）采用Multisim仿真软件进行仿真设计；
（7）撰写毕业论文，准备答辩；
4.设计方案及其技术路线
4.1BUCK变换器设计
此设计分为BUCK主电路和闭环控制电路两部分的设计，且采用Multisim仿真软件进行仿真设计。
本开关电源设计采用Buck（降压）电路，Buck 变换器是最基本的PWM变换器主电路拓扑之一。
图1是BUCK 变换器电路。
图1 降压（Buck）变换器电路
主要的设计步骤为：主电路选型（Buck电路），“黑箱”计算，输出滤波电路设计（滤波电感设计和滤波电容的确定），开关器件及二极管的设计,控制电路的设计等等。
具体设计路线如下：
1.技术指标
输入电压：DC +10V
注：开题报告作为毕业设计答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一，此报告应在导师的指导下，由学生填写，经导师签署意见及系部审核后生效。
基于Multisim 13的直流稳压电源仿真与设计
题目：基于Multisim 13的直流稳压电源仿真与设计目录摘要 (1)英文摘要 (2)引言 (3)正文 (4)1制定设计方案 (4)2电路仿真设计 (5)2.1实验平台概述 (5)2.2实验设计 (5)2.2.1电源变压器的选择 (5)2.2.2整流电路的选择 (7)2.2.3滤波电路的选择 (8)2.2.4稳压电路的选择 (10)3实验结果与分析 (13)3.1输出电压仿真测试 (13)3.2输出稳压仿真测试 (13)结论 (14)参考文献 (15)摘要此实验以固定式集成稳压器LM317H为核心，设计了一款2~30V可调直流稳压电源。
使用EDA仿真软件平台Multisim13分别对变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路进行参数设置和仿真模拟分析，通过仿真软件中的示波器和万用表来测试电路的波形和电压、电流的变化，分析设计电路的性能，完成对电路元件参数调节。
此次仿真实验摈弃了所有略显复杂的元器件，只用及其易懂且市面通用的简单元器件，大大的减少了设计成本。
实验数据表明，设计的可调直流稳压电源性能良好、工作可靠，输出电压、输出电流、稳压系数均满足技术指标，可以满足实验设备对不同直流电压的需要。
运用Multisim13设计电路，有效地提高了设计速度和数据精度，节省了设计时间，降低了设计成本。
关键词：Multisim；直流稳压；仿真AbstractA way of designing adjustable power supply which was based on fixed type stabilized voltage integrated circuits is presented in this paper. EDA software platform, Multisim 13 was used to simulate and analyze the design process of power supply, and then circuit elements is adjust-ed by observating and testing circuit characteristics, analysising the performance of the circuit through virtual instrument and instru-ment. The experimental data show that the test for the prototype has proved that this type of power supply is good in performance, reliable in work,meeting the design requirements of output voltage, output current, stabilized voltage coefficient and output ripple voltage, as well as multi-DC requirements for experimental ing Multisim13 design circuit effective-ly improve the design speed,save design time,and reduce the design cost.Key words:Multisim; DC stabilized voltage; Simulation引言在目前的生产和生活中充斥着大量的电子设备，而绝大多数的电子设备都必须依靠稳定的电压才可以正常的工作。
基于multisim开关电源的仿真设计
此设计分为BUCK主电路和闭环控制电路两部分的设计，且采用Multisim仿真软件进行仿真设计。本开关电源设计采用Buck（降压）电路，Buck变换器是最基本的PWM变换器主电路拓扑之一。图1是BUCK变换器电路。
图1降压（Buck）变换器电路
主要的设计步骤为：主电路选型（Buck电路），“黑箱”计算，输出滤波电路设计（滤波电感设计和滤波电容的确定），开关器件及二极管的设计,控制电路的设计等等。具体设计路线如下：
1.技术指标
输入电压：DC +10V
输出电压：DC +5V
最大输出电流：10A
输出电压纹波峰峰值：+30mV
输出精度：1%
2.“黑箱”预先估计
输出功率：5V*10A=50W(max)
输入功率：P /N = 50W/0.90 = 55.56W
8. 时间安排表 ........................................12
9. 指导教师意见........................................13
10.系部意见............................................13
2006届毕业设计开题报告
题目基于multisim开关电源的仿真设计
专业电气ห้องสมุดไป่ตู้程及其自动化
姓名周大伟
班级0 2电三
指导教师许泽刚
起止日期06.3.19-06.3.2
2006年03月31日
1. 课题简介.............................................3
2. 课题的来源与现状.....................................3
Multisim 在电源电路中的应用和仿真
2）启动仿真，点击示波器，可以看到ɑ=0°时的输出波形如图6-27 所示。对V1-V4的延迟时间设置为1.25ms，此时触发角ɑ=45°（ 1.25×2π/10），对应的输出波形如图6-28所示。
图6-27 ɑ=0°时输出波形
图 6-28 ɑ=45°的输出波形
1） IGBT 降压斩波电路就是直流斩波中最基本的一种电路， 是用 IGBT 作为全控型器件的降压斩波电路，用于直流到直流 的降压变换。降压式斩波电路的输出电压平均值低于直流电 压。其电路结构如图6-11所示。
图6-11 降压斩波电路结构
2)从对应库里找到所需器件，放置到窗口中，进行连线，电 路图如图6-12所示。
图6-223中S1、S2、S3、S4四个开关换成四个晶体管，为 了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂并 联续流二极管，直流侧并联一个大电容，就组成了DC-AC全桥 逆变电路。从对应库里找到所需器件，放置到窗口中，进行连 线，电路图如图6-24所示。
6-19直流降压-升压斩波变换电路
图6-20 V2脉冲源参数设置对话框
3）仿真结果如图6-21、6-22所示。
图6-21 D=0.6时的输出波形
图6-22 D=0.2时的输出波形
逆变电路是指将低电压变为高电压,把直流电变为交流电的电 路,它与整流电路相对应,是通用变频器的核心部件之一，在 太阳能和风力发电中有着非常重要的作用。
图6-32 SPWM产生电路
3）XFG1和XFG2的设置如图6-33所示。
图6-33 XFG1和XFG2的设置对话框
4）产生的波形如图6-34所示，通过比较器产生的波形如图6-35所示 。
图6-34 输入波形图
基于MULTISIM的反激式开关电源的仿真
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两绕组变压器的磁阻模型转化为电路模型 事实 成 ’, 模型， 上， ’, 模型对于 多于 ( 个绕组的 变压器是无效 的。 因此， 根据变 压器的实际模 型，可建立对应 的磁阻模型如图 ( 所示。
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仿真结果分析
由于电路较复杂， 建模完毕后， 首先对电路进行分块仿真， 本
!( ! 变 压 器 磁芯模型
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要： 开关电源的仿真技术可以提高设计的整体性能， 缩短开发周期， 降低成本， 仿真技术的研究非常有必要。该文以 3#4 稳压、 56 稳 流开关电源作为研究对象， 将 78,9:/:7; 仿真工具与模型建立理论相结合， 对该电源的各个部分进行了仿真研究， 优化了电源 的基本参数。并且对变压器建模进行了深入的研究， 从物理模型与磁芯模型两方面详细介绍了变压器建模的过程， 进而完成了 整个开关电压闭环系统的仿真研究， 最后对开关电源进行了稳定性分析， 确定了其稳定工作的条件。
关键词： 开关电源； 仿真； 变压器模型 78,9:/:7； &’()*+,)< 6= >’. =(?0@*>(2) 2A =B(>C’ D2B.E =0DD@F B(@@ (?DE2G. >’. =F=>.? H = D.EA2E?*)C.% =’2E>.) >’. I.G.@2D?.)> CFC@. *)I C0> >’. C2=>% (> (= ).C.==*EF >2 =>0IF >’. =(?0@*>(2) >.C’)2@2JFK 9’. D*D.E A2C0=()J 2) =B(>C’ D2B.E =0DD@F B(>’ G2@>*J. *)I C0EE.)> =>*L(@(>F% C2?L()()J >’. =(?0@*>(2) >22@ 2A 70@>(=(? *)I >’. >’.2EF 2A .=>*L@(=’()J ?2I.@=% ?*M.= * I..D =>0IF 2) .G.EF D*E> 2A >’. D2B.E =0DD@F *)I ’*= 2D>(?(N.I >’. I.=(J)K 9’E20J’ >’. >’.2EF 2A .=>*L@(=’()J >E*)=A2E?.E ?2I.@% >E*)=A2E?.E D’F=(C*@ ?2I.@ *)I ?*J).>(C C2E. ?2I.@ *E. ()>E2I0C.I () I.>*(@ *)I >’. B’2@. C@2=.O@22D =(?0@*>(2) =F=>.? (= C2?D@.>.IK P()*@@F% >’. D*D.E *)*@FN.= >’. =>*L(@(>F 2A >’. =F=>.?% I.>.E?()()J >’. C(EC0?=>*)C. A2E >’. =B(>C’ D2B.E =0DD@FK -./01*2(< =B(>C’ D2B.E =0DD@F Q 中图分类号 R 9S5;TK ; 789:/:7 =(?0@*>(2) >E*)=A2E?.E ?2I.@ Q 文献标识码 R 6 Q 文章编号 R T###O5UU3 ! "#T# + #"O##"3O#$ 使用的磁性器件模型必须忠实地再现或预测电路的行为，磁性器 件的模型必须随着每个新电路的仿真而改变。 变压器的建模主要分为两个部分，即磁阻模型与磁芯模型。 磁阻模型是根据变压器的物理模型转化得到的，用磁阻的形式反 映变压器的物理结构； 磁芯模型是变压器磁芯的建模， 它如实地反 映变压器磁芯的工作状态。
开关电源(1)之BUCK变换器工作原理及Multisim实例仿真
Author: Jackie Long
纹波峰峰值为 2.25mV，还是比较低的（实际的电路很有可能没这么低，特别是接上开 关之类负载之后） 还有一个效率问题，与线性电源不同的是，BUCK 变换器的输入电流与输出电流是不一 样的， 因此， 不能简单地用输出电压与输入电压的比值来表征， 我们只有用最原始的方法了， 就是计算输出功率与输入功率的比值，如下式：
0
Vo
原来 来的纹波 波峰峰值
平 平均值
新的 的纹波峰峰 峰峰值
t
0
对于具体的 的 BUCK 拓扑降 降压芯片，厂 厂家都会提供 供典型的应用 用电路及相关 关的参数值，如下 所示为 TI 公司 司的集成降压 压芯片 LM259 96 典型应用电路图： 图所
我们也可以 以通过提高开 开关的频率来 降低纹波，这 这样，在同样 样的电感量与 与电容量条件 件下， 每次 次充放电的时 时间缩短了，这样纹波的 峰峰值就下降 降了，如下图 图所示：
A
PR1
V
PR3
1
I: -1.55 A I(p-p): 15.9 A I(rms): 892 mA I(dc): 580 mA I(f req): 150 kHz
3
V: 5.71 V V(p-p): 29.3 mV V(rms): 5.73 V V(dc): 5.70 V V(f req): 22.3 kHz
同样是从输入电源 10V 中获取 5V 的输出电压，线性稳压电源的有效面积为 5×T，而对 应在开关稳压电源的单个有效周期内，其有效面积为 10×T×50%（占空比）=5×T，这样只要 在后面加一级滤波电路，两者的输出电压有效值（平均值）是相似的。 下面我们来看看 BUCK 转换电路的工作原理 （假设高电平开关闭合， 低电平开关断开） 。
学位论文-—基于multisim软件的电路仿真设计
1 绪论由于集成电路制造技术的发展日新月异，电子电路的设计日趋复杂。
为了能在设计电路实现之前，了解环境因素对电路的影响，我们可以利用电脑辅助软件进行电路模拟与分析设计，并进行输入与输出信号响应的验证，可以有效地节省产品开发的时间与成本。
因此，本文利用了multisim软件进行了电路仿真。
1.1 课题背景倒计时系统从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。
目前，倒计时系统的功能越来越强，且有多种专门的大规模集成电路可供选择。
学会制作倒计时系统，可以进一步的了解各种中小规模集成电路的作用并掌握实用方法和各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法。
1.2 Multisim软件的应用EDA技术是现代电子工业中不可缺少的一项技术，是电类专业学生就业的基本条件之一。
Multisim软件把实验过程涉及到的电路、仪器以及实验结果等一起展现在使用者面前，在使用过程中就像在实验室中进行，电路参数调整方便，绝不束缚思维想象和电路创新。
Multisim软件可以用于几乎包含电类专业的所有学科的仿真教学，例如：电工基础、电路、低频电路、高频电路、脉冲与数字电路、电视机电路、音响电路、电子测量电路、射频电路、机电电路、模拟电子技术课程设计、数字电路课程设计以及综合课程设计等。
Multisim软件仿真元器件多，大约一万六千多个，其中包含各种信号源库、基本元件库、晶体二极管库、晶体三极管库、运放库、TTL器件库、CMOS器件库、单元逻辑器件库及可编程逻辑器件库、数字模拟混合库、指示元件库、杂散元器件库、数学控制模型库、机电元件库。
仿真仪器仪表使用方便，约束条件少。
在仿真中步骤如下：①根据原理图放置元器件；②连接导线；③单击仿真开关进行仿真；④利用虚拟仪器仪表观察仿真结果[1]。
1.3 倒计时显示系统的应用倒计时显示系统的计时装置广泛用于大型活动场所，成为人们日常生活中不可缺少的显示设备。
其中倒计时数字系统分为两部分，一部分是实现时、分、秒计时的功能的作用，另外一部分是实现日期的倒计，起到倒计时显示功能的作用。
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2.课题的来源及现状
2.1课题来源
本课题来源于科研，随着电力电子技术的发展，开关电源的研发越 来越被人们重视，在技术方面也有了更为深入的发展，这就要求我们及 时、准确地把握开关电源的相关知识和发展动向。
= 10A*(1-5V/10V”(100KHZ*30mV) =1667uF
故选取4个470 uF并联。
对输出和输入滤波电容主要关心的是流过这些电容的纹波电流。在这种
情况下纹波电流与电感上电流的交流分量是相同的。
7.闭环控制电路设计
功率开关损耗：(55.56W-50W)*0.5=2.78W
续流二极管损耗：(55.56W-50W)*0.5=2.78W
3•输入平均电流
输入平均电流：55.56W/10V =5.56A
估计峰值电流：10A*(100%+10%)=11A
4•滤波电感的设计(参数扫描法)
设计滤波电感应根据输出电压、输出电流和开关频率，并应首先选 定允许的电感电流最大纹波值。然后计算设计工作电感：
滤波电路设计（滤波电感设计和滤波电容的确定），开关器件及二极管的 设计，控制电路的设计等等。具体设计路线如下：
1•技术指标
输入电压：DC +10V
输出电压：DC +5V
最大输出电流：10A
输出电压纹波峰峰值：+30mV
输出精度：1%
2•“黑箱”预先估计
输出功率：5V*10A=50W(max)
输入功率：Pout/Nest= 50W/0.90=55.56W
4.设计方案及技术路线5
4.1BUCK变换器设计5
4.2Multisim仿真的优点9
5.预期目标9
6.设计进度安排10
7.参考文献10
8.时间安排表12
9.指导教师意见13
10.系部意见13
1.课题简介
本课题仅对最基本的PWM变换器主电路拓扑之一的Buck变换器 进行研究，通过设计来实现对开关电源知识和设计程序的基本了解。目 前开关电源的设计有两种途径，最常用的是模块化设计方法。BUCK变
2.2课题现状
开关电源(Switched mode power supplies, SMPS)由于在体积、重量
和效率等多方面的优势，已经被越来越广泛地应用于计算机、通信和家 用电器等领域。电视、机顶盒和录像机等家电设备大都在使用这种电源， 用于手机、PDA甚至电动牙刷的许多电池充电器也在使用开关电源，因 为它们具备传统线性电源所没有的优势，它已成为当今电子信息产业飞 速发展不可缺少的一种电源方式。随着许多电器具尺寸不断减小，供电 电源所占尺寸变得小得多，人们在降低开关电源的体积重量方面做了不 少工作。发展小型化轻型电源，对便携式电子设备(如移动电话等)尤 为重要 开关电源技术是一门运用半导体功率器件实现电能的高效率变换， 将粗电变换成精电，以满足供电质量要求的技术。由于在开关电源中半 导体功率器件工作在高频开关方式，因此它具有高效率，高功率密度， 高可靠性。开关电源技术设计涉及到半导体功率器件应用技术，电子技 术，自动控制理论，热分析与设计等。
经过多年的发展，开关电源技术已经取得了很大成功，其应用也十 分普遍和广泛。但因其结构复杂，涉及元器件众多，以及要降低成本， 提高可靠性，仍存在一些问题需要解决。例如：电源的设计和生产需要 较高的技术支持，电路的调试要有实际经验，而且有一定难度。对于第 一个问题，由于目前各种开关电源虽然形式多样，结构各异，但其大都 源于几种基本的DC-DC变换器拓扑结构，开关电源一般采用单端正激 式、单端反激式、双管正激式、双单端正激式、双正激式、推挽式、半 桥、全桥等八种拓扑。或者是这些基本电路组合，因此可以对几种基本DC-DC变换器进行分析，从而进行开关电源设计。
L = (Vin-Vout)(1- Vout/Vin)/(1.1Ioutfsw)
=(10V-5V)(1-5/10)/(1.1*2.0A*100KHZ)
= 11.4 uH
Vin—输入电压最大值;
Vout---输出电压；lout---最小负载电流；fsw---工作频率。
并用参数扫描法进行验证。
5•选择功率开关和续流二极管
功率开关：功率开关选用P沟道的MOSFET。输入电压10V，峰值电流 为11A，为了使损耗小于2.78W,可以估算Rds的值：
Rds=2.78W/(11A2)<0.127(最大)
续流二极管：为了减小导通损耗和开关损耗，续流二极管要选用肖特基
二极管。
6.输出电容
输出电容由下式决定:
Iout(1DC(min))
tisim开关电源的仿真设计
专
业
电气工程及其自动化
姓
名
周大伟
班
级
0 2电三
指导教师
许泽刚
起止日期
06319-0632
2006年03月31日
1.课题简介3
2.课题的来源与现状3
2.1课题的来源3
2.2课题的现状3
3.设计要求及工作内容4
3.1设计要求4
3.2工作内容4
3•设计要求及工作内容
3.1设计要求
所设计的BUCK变换器输入直流电压10伏，输出5伏，开关频率100kHz,电流10安培。设计主电路及闭环控制电路，并用Multisim仿真
软件进行仿真。用Multisim仿真可以尽早发现硬件设计中的问题，也就 可以尽快解决。减少投资，加快开发速度，大大减少了设计所需的时间。3.2工作内容
(1)了解Buck变换器的设计方法;
（2）熟悉Multisim仿真软件；
（3）进行方案比较，确定简便、可行的方案。
（4）绘制BUCK主电路和控制电路，并完成闭环参数的设计；
（5）采用参数扫描法设计滤波电感；
（6）采用Multisim仿真软件进行仿真设计；
（7）撰写毕业论文，准备答辩；
4•设计方案及其技术路线
4.1BUCK变换器设计
此设计分为BUCK主电路和闭环控制电路两部分的设计，且采用
Multisim仿真软件进行仿真设计。本开关电源设计采用Buck（降压）电 路，Buck变换器是最基本的PWM变换器主电路拓扑之一。图1是BUCK变换器电路。
图1降压（Buck）变换器电路
主要的设计步骤为：主电路选型（Buck电路），“黑箱”计算，输出