saber仿真开关电源教程

Buck电路的设计与仿真开环设计与仿真SaberPPT学习教案

ESR：引线、焊接和介质极化损耗。介质损耗与温度和频率有关。一般ESR与其容量的乘积为 RESRC＝50~80×10-6(s)
ESL：引线、电容极板结构有关。
RS：泄漏电阻，一般很大
寿命降额：Arrhenius定律，容芯温度减少10℃ ，寿命增加1倍。
ESR与纹波电流：电解电容的温升是RESRI2引起的。开关电源中输出纹波电压主要是ESR引起的。而 I为纹波电流的有效值。
作业内容
1：单端正激电路设计报告（含变压器与电感器的设计）；
主电路设计（变压器、开关管、二极管、滤波电感、滤波电容）；
仿真分析（1，采用理想元器件分析性能指标的满足情况；2，评估所选元器件的合理性；3，理想元器件与实际元器件模型带来的性能指标差异第性42页分/共4析4页）
运算法则、截断误差、 CPU时间等
DC analysis Plot after analysis
第25页/共44页
Analysis > Time Domain > Transient :
Calibration
Truncation Error
在分析过程中每次计算结果的舍入精度。这个参数对仿真结果精度影响很大，甚至导致仿真不收敛。参数值越小，仿真精度越高，但参数值过小会降低仿真速度。通常取100u即可。0.1倍改变
② 时域分析（transient）
▪ 时域分析的概念与作用
瞬态分析用于检验系统的时域特性，此分析通常从静态工作点开始。是功率变换器数值仿真中应用最广泛的分析类型。
▪ 瞬态分析对话框
第23页/共44页
Analysis > Time Domain > Transient :

开关电源中变压器的Saber仿真辅助设计一：反激

经常在论坛上看到变压器设计求助，包括：计算公式，优化方法，变压器损耗，变压器饱和，多大的变压器合适啊？其实，只要我们学会了用Saber这个软件，上述问题多半能够获得相当满意的解决。

一、 Saber在变压器辅助设计中的优势：1、由于Saber相当适合仿真电源，因此对电源中的变压器营造的工作环境相当真实，变压器不是孤立地被防真，而是与整个电源主电路的联合运行防真。

主要功率级指标是相当接近真实的，细节也可以被充分体现。

2、Saber的磁性材料是建立在物理模型基础之上的，能够比较真实的反映材料在复杂电气环境中的表现，从而可以使我们得到诸如气隙的精确开度、抗饱和安全余量、磁损这样一些用平常手段很难获得的宝贵设计参数。

3、作为一种高性能通用仿真软件，Saber并不只是针对个别电路才奏效，实际上，电力电子领域所有电路拓扑中的变压器、电感元件，我们都可以把他们置于真实电路的仿真环境中来求解。

从而放弃大部分繁杂的计算工作量，极大地加快设计进程，并获得比手工计算更加合理的设计参数。

4、由于变压器是置于真实电路的仿真环境中求解的，所有与变压器有关的电路和器件均能够被联合仿真，对变压器的仿真实际上成了对主电路的仿真，从而不仅能够获得变压器的设计参数，还同时获得整个电路的运行参数以及主要器件的最佳设计参数。

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。

Saber仿真开关电源设计

2.0 Specifications
The following specifications will be used to design the power converter.
2.1 Input Specifications
Line Input Pin(max) = Pout(max) Eff = 30/.85 150Vdc, ± 6V 35 Watts
2.2 Output Specifications
Vout Vout(ripple) Iout Iout(ripple) Pout(max) = (15V)(2A) 15Vdc ≤ 25mV p-p 50mA to 2A ≤100mA p-p 30 Watts
2.3 Other Specifications
Efficiency Switching Frequency ≥ 85% 200KHz (derived)
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®
3.0 Step-By-Step Design Process
This section details the steps necessary to design the power converter.
Page 5 of ห้องสมุดไป่ตู้2
®
The input filter capacitor value can be found in two ways Input Capacitor Value - Method 1 C = (Idc)(T3) / Vr Idc = Pin(max) / Vdc = 35W / 150V = .233A Vr = (2)(Vpeak-Vdc) = (2)(11.3) = 22.6V T3 = Time the capacitor must deliver its energy to the circuit Solving for T3: T3 = t1 + t2 t1 = (1/4)(1/f) where f = input frequency = 60Hz = (1/4)(1/60) = 4.166 msec Note: Most text books at this point assume that the input ripple is small and therefore that t2 ≅ t1 which would yield T3 = 4.166 msec + 4.166 msec = 8.33 msec However, this is not the case in many designs. Therefore we need to use the following equations to calculate t2: Referring to FIGURE 1: Vmin = Vpeak(Sinθ) θ= Sin-1 Vmin Vpeak

基于Saber的开关电源设计与仿真

压：＝Ｚ（）．【／】ｍ力一式中：＝５Ｖ，＝５＝１１Ｖ；３；０
＝
２．Ｖ，５
＝０８Ｖ因此，输出稳定后的控制电压＝．５
Ｏ０
１０Ｏ
２００
３００
４００
５ＯＯ
６Ｏ０
刀＋／ｍ２ｘ（＋．）５＝．２．（）＝．３５０５１００９如果电路不经Ｖ５１８／７５
图１见，可经过２０左右，出电５ｓ输压稳定于１这与设计的指标一致．５Ｖ，因仿真时输入电压与控制电压稳定不变，输出电压也稳定不变．实际但电路会因输入电压的波动而导致输出电压变化【．由图１可见，输入电４】
Ｏ引言
近年来，随着电子电路仿真技术应用领域的不断扩展，对仿真技术也不断提出新的要求，如增强仿真的可靠性和准确性，提高仿真和建模效率等［．１为满足这些要求，相继推出了一系列的仿真软件【．】２】Ｓｂｒａｅ是全球最先进的，也是唯一的多技术、多领域的系统仿真软件产品，它已成为混合信号、混合技术设计和验证工具的业界标准，可用于电子、电力电子、机电一体化、机械、光电、光学、控制等类型系统构成的混合系统仿真．它可兼容模拟、数字、控制量的混合仿真，便于在不同层面上分析和解决问题．
“ｎｕ” ｉｐｔ，点击 “ 编辑 ” ，在输入域中输人 “ ｓ２，点击 “ Ｋ”按钮．ｕｅ” Ｏ仿真时，这就通过选择开关将交流电压

Saber仿真电源案例详解

file://E:\设计相关\saber专辑\Saber Power.htm
2006-3-19
Saber Power
页码，3/5
电源变压器设计的三种解决方案：
·器件模型法：Saber软件自带大量的变压器模型，以适应不同的磁心材料 (如3c2、3c6、3c8 等)、
磁心形状 (如EC、EP、EI、POT、SQUARE、TOROID、UI、UU、ETD等) 以及线圈的不同端口数目。
协同仿真功能:
Saber 的协同仿真器将 Saber 的混合信号分析同 Mentor Graphics 公司 ModelSim、Mo delSim/PLUS 或 Cadence 的 Verilog-XL 的纯数字仿真能力结合起来。这个接口使得 Avant! 的 Saber 仿真器拥有同其它设计环境中用的工业标准 VHDL 及 Verilog 仿真器协同仿真的优势。这些设计环境包括 Avant!的 SaberSketch、Mentor Graphics、Cadence 和 Innoveda 等。仿真输出的结果在 SaberScope 波形分析器中按时间排列起来，这使你更容易观察并对照模拟及数字信号的数据。
模拟/数字边界的接口：
Saber 混合仿真产品在模拟/数字边界应用了 Avant!特殊的 Hypermodel 接口模型来使设计的数字部分在数模接口处有着正确的电路特性。Hypermodel 是在网表产生时自动加到设计中去的，使得同模拟器件相连的数字管脚具有精确的模拟电路仿真特性。对于 TTL，CMOS，ECL 等各种不同工艺的标准逻辑管脚，Saber 提供给您至少 3500 多种 Hypermodel。这些 Hypermo del 可以被修改来同用户自定义的数字特性相匹配。Hypermodel 都是用 MAST 语言来完成的(而不象其竞争产品一样将数模接口写死在设计中)，这就意味着如果库中不存在，你可以创建自己的 Hypermodel 库。

基于Saber的程控电源仿真设计

ｔｈｅｒｅｌａｔｅｄｃｕｒｒｉｃｕｌｕｍ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅｐｏｗｅｒ；ｓａｂｅｒ；ＰＷＭｃｏｎｔｒｏｌ；ｓｔｒｅｓｓｔｅｓｔ
短研制刷期，节约开发费用，在研制初期结合软
ＤｅｓｉｇｎｏｆＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＢａｓｅｄｏｎＳａｂｅｒＳｏｆｔｗａｒｅＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ
ＹＡＮＧｆａｒ，，ＺＨＡＯＹ（ｚｆ（ｚｒｌ￣
ｌｏｎｇｔｉｍｅｓｔｒｅｓｓｔｅｓｔ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｈｏｒｔｅｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｃｙｃｌｅａｎｄｓａｖｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｃｏｓｔｓ，ｗｅｕｓｅｔｈｅＳａｂｅｒｓｏｆｔｗａｒｅｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｖａｒｉｏｕｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｏｂｓｅｒｖｅｔｈｅｒｕｎｎｉｎｇｅｆｆｅｃｔｏｆｅｖｅｒｙｍｏｄｕｌｅｉｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙ．ＡｆｔｅｒＣｏｍｐｌｅｔｅｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｗｈｏｌｅｓｙｓｔｅｍ，ｗｅａｌｓｏｕｓｅＳａｂｅｒｓｏｆｔｗａｒｅ

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。

Saber电源仿真--基础篇10页word

Saber电源仿真——基础篇电路仿真作为电路计算的必要补充和论证手段，在工程应用中起着越来越重要的作用。

熟练地使用仿真工具，在设计的起始阶段就能够发现方案设计和参数计算的重大错误，在产品开发过程中，辅之以精确的建模和仿真，可以替代大量的实际调试工作，节约可观的人力和物力投入，极大的提高开发效率。

Saber仿真软件是一个功能非常强大的电路仿真软件，尤其适合应用在开关电源领域的时域和频域仿真。

但由于国内的学术机构和公司不太重视仿真应用，所以相关的研究较少，没有形成系统化的文档体系，这给想学习仿真软件应用的工程师造成了许多的困扰，始终在门外徘徊而不得入。

本人从事4年多的开关电源研发工作，对仿真软件从一开始的茫然无知，到一个人的苦苦探索，几年下来也不过是了解皮毛而已，深感个人力量的渺小，希望以这篇文章为引子，能够激发大家的兴趣，积聚众人的智慧，使得我们能够对saber仿真软件有全新的认识和理解，能够在开发工作中更加熟练的使用它，提高我们的开发效率。

下面仅以简单的实例，介绍一下saber的基本应用，供初学者参考。

在saber安装完成之后，点击进入saber sketch，然后选择file—> new—>schematic，进入原理图绘制画面，如下图所示：在进入原理图绘制界面之后，可以按照我们自己的需要来绘制电路原理图。

首先，我们来绘制一个简单的三极管共发射极电路。

第一步，添加元器件，在空白处点击鼠标右键菜单get part—>partgallery有两个选择器件的方法，上面的左图是search画面，可以在搜索框中键入关键字来检索，右图是borwse画面，可以在相关的文件目录下查找自己需要的器件。

通常情况下，选择search方式更为快捷，根据关键字可以快速定位到自己想要的器件。

如下图所示，输入双极型晶体管的缩写bjt，回车确定，列表中显示所有含有关键字bjt的器件，我们选择第三个选择项，这是一个理想的NPN型三极管，双击之后，在原理图中就添加了该器件。

基于Saber反激式多路输出开关电源的仿真

处理；
其上功率Ｐ＝０．００１ ×０．００１ ×１８２０００＝０．１８２Ｗ，取１８０Ｋ／０．２５Ｗ在后面的调试过程中发现长时间工作时，受散热条件的限制，这个电阻特别热，故换成了１８０ｋ／２Ｗ；２．震荡频率计算４脚接振荡电路，产生器件工作所需的频率。由于ＵＣ３８４４内部有个分频器，所以驱动ＭＯＳＦＥＴ￣ＪＪ率开关管方波频率为芯片内部震荡频率的一半。由于开关
１．基于ＵＣ３８４４反激式多路输出开关电源的设计１．１控制电路设计整个电路采用电流电压双闭环控制，当光耦中电流增大时，其电压会减少，即输入到ｌ脚的电压减少，从而使得６脚的ＰＷＭ脉冲占空比也减少。这样，输出电压便会降低；反之，当光耦电流变小时，ｌ脚电压变小，从而６脚输出占空比变大。这样，输出电压便升高。１．３．１ＵＣ３８４４＃ｂ围电路计算１．启动电阻计算７脚是其电源端，芯片工作的开启电压为１６Ｖ，欠压锁定电压为１０Ｖ，上限为３４Ｖ，这里设定２０Ｖ给它供电，用稳压二极管稳压（２ｏｖ，型号为２０１３３），同时并联电解电容（１Ｏ ¨／５ｏｖ）滤波，其值为ｌ０Ｆ。开始时由原边主电路向其供电，电路正常工作以后由副边供电。原边主电路向其供电时需加限流电阻，为了防止输出电压不稳定时较高的电压直接灌人稳压二极管导致其过压烧坏，在输出端给ｕｃ３８４４供电的线路与稳压管相连接处串人一只二极管。启动电阻大小为

Buck电路的设计与仿真开环设计与仿真Saber

Analysis > Time Domain > Transient :
Calibration – Truncation Error
在分析过程中每次计算结果的舍入精度。这个参数对仿真结果精度影响很大，甚至导致仿真不收敛。参数值越小，仿真精度越高，但参数值过小会降低仿真速度。通常取100u即可。0.1倍改变
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④
修改元器件属性
–
理解所选择元器件的属性
–
定义属性
–
帮助文件的使用
⑤
布线
–
画线
–
重新布线
–
连线与电压节点命名
⑥
保存
（1）原理图编辑
15
（1）原理图编辑（2）仿真（3）仿真结果分析（4）模型细化
开环仿真（瞬态）、分析与模型细化
16
（2）仿真模拟：仿真工具和仿真类型
17
（2）仿真模拟
①
44
汇报结束
谢谢大家! 请各位批评指正
0.7 8
D m in
V out V in m ax
28 72
0 .3 9
D nom
V out V innom
28 48
0.5 8
7
滤波电感设计 • 电感量，2A时（1/5负载），电感电流临界连续。
L ITL UL
Lmin(CCM)
UILLTmax
28(10.39)10u42.7uH 4f<Io放电；
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（1）原理图编辑（2）仿真模拟（3）仿真结果分析（4）模型完善
开环仿真（瞬态）、分析与模型完善
33
（4）模型完善
I.
滤波电感——串联电阻线路压降；（实际设计<需要查磁芯手册>）