基于OrCADPspice的高压电源设计与分析
CadenceOrCADPSpice10高级分析功能之二电路优化设计
电路优化设计的基本概念
电路优化设计过程
Optimizer中的电路优化设计问题分为4类。 (1) 没有约束条件，只有一个目标参数。 －“无约束最小化”问题。 (2) 只有一个目标参数，但是同时有一个或者多个约束 条件。 －“有约束最小化”问题。 (3) 没有约束条件，但是有多个目标参数。 －“无约束最小二乘”问题。 (4) 有多个目标参数，同时有一个或者多个约束条件。 －“有约束最小二乘”问题。
Optimizer工具与电路优化设计
调用Optimizer工具进行电路优化设计的步骤
(1) 调用Optimizer工具。 (2) 指定在优化过程中可调整的电路元器件参数。 (3) 指定代表优化目标的优化目标参数和约束条件。 (4) 选择优化引擎。 (5) 选择执行Run/Start Opertimizer命令，即按照已 设置的参数，进行优化。择优化引擎。 (6)在Optimizer窗口中分析优化结果。 (7) 顺利完成优化设计后，输出优化结果。
3. 参考波形和参考文件：
采用曲线拟合方法优化电路时， 是采用一组数据描述的参考波形作 为优化目标。描述参考波形的数据 文件，又称为参考文件。
4. 参考文件的格式
第一列是变量参数。 从第二列开始，每一列描述一个 参考波形。 每一列的第一行为“标题行”。
“曲线拟合”优化设计有关概念
3. 参考波形和参考文件：
电路优化设计的基本概念
优化设计“引擎”
优化过程中采用的优化算法又称为“优化引擎（ Engine）”。 Optimizer工具采用4种引擎： (1) 改进的最小二乘法引擎（MLSQ：Modified Least Squares Quadratic）。采用该引擎能迅速收敛至最佳解。 (2) 最小二乘法引擎（LSQ）：如果采用改进的最小二乘法不 能非常逼进最佳解，使用最小二乘法引擎可以收敛至最佳解。 (3) 随机引擎（Random engine）：如果在优化过程中出现局 部极小值点，将导致收敛问题，很难达到全局最小值。选用随机 引擎，随机选取优化初值，可以避免出现上述收敛问题。 (4) 离散引擎（Discrete engine）：根据优化结果，选用与优化 结果要求最接近的商品化元器件系列标称值，然后再次运行一次 模拟仿真。
基于PSpice的升压型开关稳压电源设计和仿真
基于PSpice的升压型开关稳压电源设计与仿真20世纪50年代，美国宇航局以小型化、重量轻为目标，为搭载火箭开发了开关电源。
在半个多世纪的发展过程中，开关电源因具有体积小、重量轻、效率高、发热量低、性能稳定等优点而逐渐取代由传统技术设计制造的连续工作的线性电源，并广泛用于电子、电气设备中。
20世纪80年代，计算机全面实现了开关电源化，率先完成了计算机的电源换代。
20世纪90年代，开关电源在电子、电气设备以及家电领域得到了广泛的应用，开关电源技术进入快速发展期。
Cadence旗下的PSpice是一款电路仿真软件，能够对复杂的模数混合电路进行仿真，而且开关电源也不例外。
1升压变换器拓扑结构升压变换器属于间接能量传输变换器。
供电过程包含能量的存储和释放两方面。
如图1所示，Vclock是脉冲信号源，提供PWM电压，用以功率开关S1的导通与截止。
Rsense为电流取样电阻，Resr为电容的等效串联电阻。
在开关S1导通期间，二极管D1截止，电感储存能量，输出电容单独为负载提供电能。
在开关S1断开期间，二极管D1导通，储存了能量的电感与输入电源串联，为输出提供电能，其中一部分转移到电容C1里。
1.1工作于CCM条件下的升压变换器波形对图1所示电路，借助PSpice进行仿真，获得如图2所示的波形图。
这是典型的电感电流连续导通模式（CCM）。
图1基础升压变压器结构电路图2工作于CCM条件下的Boost变换器波形曲线①代表PWM波形，用于触发功率开关导通或断开。
当开关S1导通时，公共点SW/D电压几乎降到0.相反，当开关S1断开时，公共点SW/D电压增加为输出电压和二极管的正向压降之和，如曲线②所示。
曲线③描述了电感两端电压的变化。
高电平期间，电感左侧电压为Vin,右侧几乎为0,对应功率开关导通；而低电平期间，电感左侧电压仍为Vin,而右侧突变为Vout,因为功率开关截止，同时二极管导通，此时对应电感电压为负值，这就意味着输出电压大于输入电压。
基于PSpice的开关电源设计与仿真_
基于PSpice的开关电源设计与仿真_开关电源是一种高效率的电源系统，能将输入电压转换为稳定的输出电压。
它由不同的电子元件和模块组成，如开关管、反馈控制电路、滤波电容等。
为了确保开关电源的性能，设计和仿真是非常重要的步骤。
在本文中，我们将介绍如何使用PSpice进行开关电源的设计和仿真。
首先，我们需要了解开关电源的基本原理和要求。
开关电源通常由一个开关管和一个输出滤波电容组成。
通过周期性地开关开关管，可以实现输入电压的转换。
为了达到稳定的输出电压，需要反馈控制电路来监测输出电压，并根据需要调节开关管的开关频率和占空比。
在设计开关电源之前，需要确定以下参数：1.输入电压范围：开关电源能够接受的输入电压范围。
2.输出电压：需要得到的稳定输出电压。
3.输出电流：需要保持的输出电流水平。
4.开关频率：开关管的开关频率。
5.开关管和输出滤波电容的评估：选择适合的开关管和输出滤波电容。
6.反馈控制电路：确定适当的反馈控制电路。
接下来，我们将使用PSpice进行开关电源的设计和仿真。
2.设计反馈控制电路并将其与开关电源原理图连接。
可以选择使用比较器、反馈电阻等。
3.设置合适的仿真参数，例如输入电压范围、输出电压、输出电流等。
4.运行仿真，观察开关电源的性能。
可以检查输出电压是否稳定，开关管和滤波电容的工作状态等。
在仿真过程中，您可以通过修改参数和测试不同的设计选择，以获得最佳的开关电源性能。
还可以进行波形分析和参数优化，以确保开关电源在各种工作条件下都能正常工作。
总结起来，基于PSpice的开关电源设计和仿真是一项重要任务。
通过使用PSpice软件，我们可以在设计和测试阶段进行快速和准确的电路仿真。
这有助于我们更好地理解和优化开关电源的性能，并确保其在实际应用中能够稳定工作。
基于OrCAD／Pspice电梯主板开关电源的仿真
图 ２
１ Ｏ Ｃ ＤＰ ｐｃ 的 应 用 ． ｒＡ ／ｓｉｅ ２
ＯＣ ／ｓｉ ｒＡＤＰ ｐｃ ｅ的应用 ， 是指在 电路 的性能 已经基 本满 足设计功 能和 指 标 的 基 础 上 ， 了 使 得 电路 的 某 些 性 能 更 为 理 想 ， 一 定 的约 束 条 件 为 在
下 ， 电路 的 某 些 参 数 进 行 调 整 ， 到 电路 的性 能 达 到 要 求 为 止 。 文 主 对 直 本
予记 录 。
要模拟 电梯主板 的开关 电源 。 实际应用 中可 以特种设置 电阻 Ｒ ， ７的数 ６Ｒ
值 调 整 电源 的 输 出， 到 设 计 目的 。 达
￣Ｍ ｘ ｕ ｅ ｚ栏 ： ａｉ ｍｓ Ｄｓｅ 设置各记录 点间的时间间隔 。 ｍ ｔ ｉ ３２ 软件 运 行 ．
（） １存档 ： 点击采单栏的 ｓｖ ｏｕ ｎ 进行文件存档 ； ａｅＤ ｃ ｍｅｔ （） ２ 启动 Ｐ ｐｃ 进 行仿真 并观察输 出波形 图； Ｓ ｉｅ ① 放置 电压探 针在 Ｃ ｐｕ ａｔｒ １ 内选 Ｐ ｐ ｅ ａｋｒ ａ ｇ ｖｌ ｅ窗 ： ３ Ｓ ｉ ＼ ｒ ＼ ｌ ｅ ｅ 或 ｃＭ ｅＶ ａ ｌｅ
１ 少片钢板弹簧截面形状的确定
少 片钢板弹簧一 般有两种结构 ， 一种是厚度沿 长度方 向变 化 ， 宽 而 度 不变 ； 另一种是 宽度沿长度方 向变化， 而厚度不变 。目前应用较多的是 宽度不变 的少 片变截面 的钢板弹簧 。 从 理论上讲 ， 钢板弹簧叶片制造 成等应力梁 的形式 ， 将 使弹簧各 处 最 大应力相等 是最合理的 ， 材料 作用也最充分 ， 这样钢板弹簧 叶片各 点 的厚度 沿长度方 向必须做成抛物 线形状 ，由于车辆 在制动或 驱动工况 时， 钢板弹簧 主片卷耳处会承 受弯 曲和拉压 的合成 应力 ， 因此 实际上 是 不 能使用 的。 要解 决上述 问题 ， 则需加强卷耳末端的强度 。 虑到钢板弹 考 簧 的装夹情况 ， 一般将 弹簧叶片的中间段和两端部分做成等厚 。这样 处 理 后， 虽然提 高了根部和端部 的强度， 但整个抛物 线段都是 高应力危 险 区， 对材料和加工缺 陷敏 感性大， 且抛物线形钢板弹簧制造 困难 ， 实际 在 使用 中多用梯形变截面钢板弹簧代替 。 中采用的是梯形变截面钢板 弹 文 簧， 其几何形状如 图 １ 所示 。
orcad pipice 激励源使用 电源仿真
6
Overview
Simulation of analog circuits normally uses three basic tools:
SPICE simulator, Mathematical analysis package, and Microsoft Excel.
13
Avoid Discontinuity
S
G
VGS
VGS
t
t
All signals must be made ‘less discontinuous’ All relationships must be continuous
14
VPULSE Waveform generator
PULSE SAWTOOTH TRIANGULAR
PW = 20n
FR EQ = {F SIN E}
PE R = {1/F TRI }
PH ASE = { -90/ Mf }
0
0
PARAMETERS:
Ma = 0 .8 Mf = 2 1 FTRI = {FS INE *Mf } FSINE = 50 VD C = 100
VDV C*( V(SI NE) -V(TRI))/ ABS (V(S INE )-V( TRI) )
V3 ETABLE 0 Gate Driver E
Comparator ETABLE TD = 0 TABLE = (0,0 (200u,12)
TF = 1 0n V( %IN +, % IN-)
基于OrCAD电路设计软件的高频电子线路仿真分析
基于OrCAD电路设计软件的高频电子线路仿真分析本文基于OrCAD／Pspice电子线路计算机辅助分析设计软件以实现高频电子线路的综合电路分析仿真为目的，针对回路使用的信号频率比较高，电路实现的功能多、结构复杂，造成OrCAD设计软件在仿真过程时运算量大，电路调试过程变得复杂、电路的元器件参量优化难度大，通过采用复杂电路的仿真调试关联优化的方法对变容二极管调频与功率放大及发射电路的仿真过程进行分析，仿真效果表明，采用关联优化方法能有效提高优化设计效率。
OrCAD／Pspice是个通用的电子线路计算机辅助分析设计软件，是电路计算机仿真程序中极为优秀的一款软件。
具备强大的电路设计与仿真能力，能够方便地实现电子线路的直流分析、交流分析、瞬态分析、噪声分析、灵敏度分析、傅里叶分析、谐波失真分析以及在不同温度下的电路性能分析，完成电子线路的元器件参量优化。
提供了丰富的电子元器件模型，能实现各电路参量的测试、分折功能及器件库的构建功能。
随着OrCAD／Pspice快速发展，实现各种功能时操作变得越为简化，受编程过程限制越少，且对电路的计算和仿真越为准确。
在掌握电路原理的基础上，能方便地利用电子辅助仿真设计软件Pspice完成所需电路的设计分析和器件特性分析。
笔者将对可变电容调频与功率放大及发射电路的仿真过程进行分析探讨。
1 OrCAD／Pspice在高频电子线路仿真中的优势作用高频电子线路中的振荡电路、调幅电路、混频电路、调频电路、解调电路在生活中应用非常广泛，在设计和生产中，利用OrCAD／Pspi ce来辅助分析所需高频电路的各项功能和特性指标，能方便实现高频电子线路各种设计需要。
而且应用OrCAD／layout phus能快速完成满足线路性能要求的实际印制电路板的设计。
最为重要的是OrCAD／Pspice软件计算准确，使设计仿真的指标更符合电路的实际效果。
高频电子线路设计的复杂性，OrCAD电路软件的高效性，使得OrCAD／Pspice进行高频电子线路设计、仿真、分斩、制造时，更充分体现了OrCAD辅助设计技术的优点：缩短了设计周期，提高了设计制造项目的整体效率，节约了设计成本；利用OrCAD中的灵敏度分析、容差分析、噪声分析、最坏情况分析、优化参量分析功能，使得质量得到提高和保证；OrCAD大量的单元设计和丰富的元器件模型及易于调整的模型参数，为复杂的设计分析提供了便利。
OrCAD综合实验——利用PSpice AD程序分析电路
实验六 OrCAD综合实验——利用PSpice A/D程序分析电路一、实验目的（1）进一步熟悉利用Capture CIS仿真软件绘制电路原理图；（2）全面掌握PSpice A/D软件中各类仿真分析类型的参数设置；（3）进一步熟悉使用Probe窗口的设置，并学会通过显示波形来分析电路特性。
二、实验原理参看实验一、实验二、实验三、实验四和实验五的实验原理。
三、实验设备个人计算机、OrCAD/PSpice9.2软件。
四、实验内容（一）电路如图6-1所示：1、绘制电路原理图，其中三级管T采用Q2N2222，BF=50，其余模型参数为默认值；2、求出该电路的静态工作点值；3、进行瞬态分析，时间范围：0—4ms，时间步长：0.01ms。
输出输入电压Vi和V o处节点的波形；4、幅频特性分析：运行交流扫描分析（AC Sweep），将扫描类型设置为十倍频程扫描（Decade），扫描参数为1Hz－100M Hz，输出幅频响应曲线：DB(V(V o)/V(Vi))。
Q1Q2N2222Rb365kCe230uRc22kRf 4.7kR220kVcc12VdcCL 2000pQ2Q2N2222VoC310uRc12kC130uRb1`25kRb420kVs FREQ = 1k VAMPL = 2mV VOFF = 0AC = 2mVRe10.1kR12kViRL 3kCe1100uC210uRe21k图 6-1（二）电路如图6-2所示 1、绘制电路原理图；2、进行瞬态分析，分析时间为0－100μs ，输出V(U1:A)、V(Rc:2)、V(V1+)、V(U1:Y)的波形。
U1A740412Cb120uRb 300kV212VdcCb220uVCCRc4kC110pR11kVCCV1FREQ = 100kVAMPL = 1v VOFF = 0Q1Q2N2222图 6-2（三）电路如图6-3所示1、绘制电路原理图，运放采用741，电源电压V+=+12V ，V-=-12V ，R1=10KΩ，R2=100KΩ；2、当vi =0.5sin2π×50t（V）时，绘出输入电压vi、输出电压vo和输入电流ii的波形；3、当vi =1.5sin2π×50t（V）时,绘出vi、vo的波形。
共射极放大电路实践练习基于OrCADPSpice92平台上电子电路设计与仿真.doc
机械电子09级学生自学用 2011/3/203 .三极管参数设 在OrCAD/PSpice 9. 2平台上电子电路设计与仿真Pspice 实践练习一：设计与仿真一个单级共射放大电路（提供的参考电路如图一所示）。
要求：放大电路有合适静态 工作点、电压放大倍数30左右、输入阻抗大于1KQ 、输出阻抗小于5. 1KQ 及通频带大于1MHZ 。
请 参照下列方法及步骤，自学完成Pspice 实践练习一。
一、启动Pspice9.2 一 Capture 一在主页下创建一个T.程项目exal 01. 选 File/New/ Project2. 建立一个了•目录f Create Dir （键入e:\zhu ）,并双击、打开了目录；3. 选中• Analog or Mixed - Signal Circuit OK!4. 键入工程项目名exal ；5. 在设计项目创建方式选择对话下，选中・Create a blank pro OK!6. 画一直线，将建立空白的图形文件（cxal.sch ）存盘。
二、画电路图（以单级共射放大电路为例，电路如图一所示）1. 打开库浏览器选择菜单Place/Part — Add Library提取：三极管Q2N2222 （bipolar 库或者Eval 库）、电阻R 、电容C （analog 库）、电源VDC （source 库）、模拟地 0/Source 、信号源 VSIN 。
2. 移动元、器件。
鼠标选中元、器件并单击（元、器件符号变为红色），然后压住鼠标左键拖到合 适位置，放开鼠标左键即可。
3. 删除某一元、器件。
鼠标选中该元、器件并单击（元、器件符号变为红色），选择菜单Edit/delete 。
4. 翻转或旋转某一元、器件符号。
鼠标选中该元、器件并单击（元、器件符号变为红色），可按键Ctrl +R 即可。
5. 画电路连线选择菜单中Place/wire,此时将鼠标箭头变成为一支笔（自己体会）。
基于PSpice的升压型开关稳压电源设计与仿真
Ａ
文章编号
１０ ７ ２ （ ０２ ０ ０７— ４ ０ ７— ８０ ２ １ ） １— ２ ０
Ｄｅ ｉ ｎ ｎｄ Ｓ ｍ ｕｌ ｔｏ ｏ ｏ ｔ－ｗｉｃ － ｗｅ ｓ ｄ ｏ ＰＳｐ ｃ ｓｇ ａ ｉ ａ ｉ ｎ ｆＢｏ ｓ － Ｓ ｔ ｈ・ Ｐｏ ｒ Ｂａ ｅ ｎ ｉｅ
设备 中。２ 世纪 ８ ０ ０年代 ， 计算机 全面实现 了开关 电 源化 ， 率先完成 了计算机 的电源换代 。２ ０世纪 ９ ０年 代， 开关 电源在电子 、 电气设备 以及家电领域得到了广 泛 的应用 ， 关 电源技 术 进入快 速 发展期 。 开 Ｃ ｄｎｅ ａｅｃ 旗下 的 Ｐ ｐ ｅ Ｓｉ 是一款 电路 仿真软件 ， ｃ 能 够对复杂的模数混合 电路进行仿真 ， 而且开关电源也 不例 外 。
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔｈ ｏ ｏｏ ｙ ｓｒ ｃｕ ｅ ａ ｄ ｓｍｕ ａｉｎ ｗａ ｅ ｆｔｅ ｂ ｏ ｔｓ ｔｈ ｐ ｗｅ ｒ ｎｒ ｄ ｃ ｄ ａ ｄ ａ ａｙ ｅ ｓｒ ｃ ｅ ｔｐ ｌｇ ｔｕ ｔ ｒ ｎ ｉ ｌｔ ｖ ｓｏ ｈ ｏ ｓ—ｗｉｃ — ｏ ｒａｅ ｉｔｏ ｕ ｅ ｎ ｎ ｌｚ ｄ． ｏ
基于OrCAD-PSpice9的电路优化设计
基于OrCAD/PSpice9的电路优化设计摘要：介绍了OrCAD/PSpice9的特点，通过实例说明了基于OrCAD/PSpice9环境下的电路优化设计过程。
1．引言电子设计自动化（EDA）是以电子系统设计软件为工具，借助于计算机来完成数据处理、模拟评价、设计验证等工序，以实现电子系统或电子产品的整个或大部分设计过程的技术。
它具有设计周期短、设计费用低、设计质量高、数据处理能力强，设计资源可以共享等特点。
电路通用分析软件OrCAD/PSpice9以其良好的人机交互性能，完善的电路模拟、仿真、设计等功能，已成为微机级EDA的标准系列软件之一。
本文基于OrCAD/PSpice9的电路优化设计方法，通过实例分析了有源滤波器的优化设计过程。
2． OrCAD/PSpice9软件的特点OrCAD/PSpice9是美国OrCAD INC.公司研制的一种电路模拟及仿真的自动化设计软件，它不仅可以对模拟电路、数字电路、数/模混合电路等进行直流、交流、瞬态等基本电路特性的分析，而且可以进行蒙托卡诺（Monte Carlo）统计分析，最坏情况（Worst Case）分析、优化设计等复杂的电路特性分析。
相比PSpice8.0及以前版本，具有如下新的特点：·改变了批处理运行模式。
可以在WINDOWS环境下，以人机交互方式运行。
绘制好电路图，即可直接进行电路模拟，无需用户编制繁杂的输入文件。
在模拟过程中，可以随时分析模拟结果，从电路图上修改设计。
·以OrCAD/Capture作为前端模块。
除可以利用Capture的电路图输入这一基本功能外，还可实现OrCAD中设计项目统一管理，具有新的元器件属性编辑工具和其他多种高效省时的功能。
·将电路模拟结果和波形显示分析两大模块集成在一起。
Probe只是作为其中的一个窗口，这样可以启动多个电路模拟过程，随时修改电路特性分析的参数设置，并可在重新进行模拟后继续显示、分析新的模拟结果。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
收稿日期:2003-11
作者简介:戚栋(1963—
),男,辽宁大连人,汉族,副教授,主要从事特种电源及智能检测技术研究工作,发表论文50余篇,获国家专利5项。
基于OrCAD Pspice 的高压电源设计与分析
戚 栋1,孙炳全2
(1.大连理工大学电气工程系,辽宁大连116024;2.大连民族学院)
摘要:介绍用OrC AD Pspice 对半波、全波和并列4倍压整流电路进行分析和比较的方法;由仿真结果知,并列倍压整流电路适宜用来制作性能较好的高压电源。
关键词:高压电源;仿真;OrC AD Pspice ;倍压整流电路
中图分类号:TP391 文献标识码:B 文章编号:1006-2394(2004)02-0054-02
Design and Analysis of H igh V oltage Supply B ased on OrCAD Pspice
QI D ong ,S UN Bing 2quan
(Dept.of E lectrical and E lectronics Engineering ,Dalian Univ.of T echnol.,Dalian 116024,China )
Abstract :In this paper ,three kinds of rectifing circuit (half wave ,full wave and doubling rectifing circuit )were analysed and com pared based on Orcad Pspice.The conclusion is that parallel v oltage doubling rectifing circuit is preferred in the im plementation of high v oltage supply.
K ey w ords :High v oltage supply ;simulation ;Orcad Pspice ;v oltage doubling rectifing circuit
设计高压电源的传统过程是:方案选择→设计电
路→实验→修改→再实验→制作成品,其中往往需要进行反复实验和修改。
但是,由于高压电源的实验成图1 半波、全波、并列4倍压整流电路的仿真电路
本比较高,并且具有一定的危险性,因此给设计者带来很多困难。
仿真技术可将“实验”与“修改”合二为一。
目前,用于电路仿真的软件种类很多,Or 2C AD Pspice 是其中功能较强的一种。
它像一块软件的电路面包板,我们可以在上面放置器件、电源、触发信号等,再根据需要来测试设计的电路是否合乎要求,然后予以必要的调整,直至仿真结果通过检测。
1 倍压整流电路
为了获得高电压,通常采用以下方法:增加变压器
的变比(即增加次级绕组匝数),在变压器次级直接(或采用常规电源中的半波、全波整流方法)获得高压输出。
这种方法在要求电源输出电压不太高的情况下是可行的,但是当要求电源输出电压较高时,若要在变压器次级直接获得高压输出,必然使变压器的次级绕组匝数过多。
由于变压器绕组的层间寄生电容和线间寄生电容的影响,在变压器工作中会出现很大的充放电电流和噪声,使变压器的初级开关产生很大损耗,甚至无法正常工作。
因此,在这种情况下为了既获得高压输出,又不致使变压器的次级端电压太高,需采用倍压整流电路将变压器次级较低电压“倍压”成高压直流电压。
倍压电路的种类很多,下面以4倍压电路(图1)
为例,分析和比较一下半波、全波和并列倍压电路的特点。
2 仿真分析
图1仿真电路中,V S 是信号源,R S 是信号源内阻,
R L 是负载。
令V S 是幅值为5000V 、频率为50H z 的正弦波信号源,R S =100
Ω,R L =30M Ω,电容C 1～C 4=0.22
μF 。
由倍压整流电路原理知,在无载的情况下(即R L =∞),图1所示的三种倍压电路的输出电压均为20kV 左右。
但在有载情况下,它们的输出电压明显不同(幅值、脉动、电压降),三种倍压电路对变压器的绝
缘水平、整流元件和级电容的耐压等级要求不同。
图
—
45—仪表技术2004年第2期
2、图
3、图4分别给出了半波4倍压、全波4倍压和并
列4倍压整流电路的仿真结果。
图2 半波4倍压整流电路的各部分波形
2.1 半波4倍压整流电路
由图2可知,半波4倍压整流电路:(1)输出电压(V ⑤)建立时间较长,300ms 左右输出电压才接近稳定;(2)输出电压脉动较大,V p -p 约为1500V ,脉动周期为20ms ;(3)输出脉动电压的底部值约为14.8kV 。
2.2 全波4倍压整流电路
由图3可知,全波4倍压整流电路:(1)输出电压建立时间较短,150ms 左右输出电压已基本稳定;(2)输出电压脉动较半波倍压明显减小,V p -p 约为400V ,脉动周期为10ms ;(3)输出脉动电压的底部值约为18.2kV ,明显高于半波倍压。
图3 全波4倍压整流电路的各部分波形
但是,从图1(b )和图3可以看出,这种全波倍压
电源的技术难点在于V S 被直流悬浮,V ②约为输出直流电压的一半,所以对变压器的绝缘水平要求较高。
因此,采用这种方案设计输出电压特别高的高压电源是不经济的。
2.3 并列4倍压整流电路
由图4可知,并列4倍压整流电路:(1)输出电压建立时间较短,150ms 左右输出电压已基本稳定;(2)输出电压的脉动明显比半波倍压和全波倍压小,V p -p 约为200V ,脉动周期10ms ;(3)输出脉动电压的底部值约为18.3kV ,与全波倍压基本相同;(4)整流二极管的耐压为V S 幅值的4倍(在半波、全波倍压电路中二极管的耐压为V S 幅值的2倍)。
图4 并列4倍压整流电路的各部分波形
并列倍压整流电路实际上可以看作是由两个半波倍压整流电路通过合理的接续而构成的具有平衡结构形式的倍压整流电路,虽然它只比半波倍压整流电路增加了一个次级线圈(相位差180度),但电源的各项性能指标却得到明显提高,并且它不存在全波倍压的变压器被直流悬浮的问题。
所以,并列倍压整流电路在高压电源领域被广泛应用。
此外,运用OrC AD Pspice 还可以针对负载的情况以及对输出高压的纹波大小的要求,方便快捷地给出倍压整流电路中的各级电容大小,从而避免了复杂的运算和试验。
限于篇幅,这里不做具体介绍。
3 结论
将仿真技术用于高压电源的设计与分析,对提高设计者的工作效率、减少实验费用的投入具有重要意义。
通过运用OrC AD Pspice 对半波、全波和并列4倍压整流电路的分析和比较知,并列倍压整流电路适宜用来制作性能较好的高压电源。
参考文献:
[1]郑广钦.全能混合电路仿真OrC AD Pspice A/D V9[M].北
京:中国铁道出版社,2000.
[2]陆治国.电源的计算机仿真技术[M].北京:科学出版社,
2001.
(郁红编发)
(上接第53页)
电阻R 2最好采用锰铜或康铜丝自绕,便于调整。
4 过热保护的实施
317三端可调稳压器,其输出端2脚与散热固定
基板连在一起;扩流管大多为金封,VT 2的集电极也即管壳,若VT 2管采用塑封管,其集电极也与散热固定基板连在一起;故三端可调稳压器与扩流管不仅可以而且应当安装在同一个散热器上。
这样,一旦出现过热,三端稳压器会很快感受到,输出端截止,进而迫使扩流
管截止,实施过热保护。
(郁红编发)—
55—2004年第2期仪表技术。