Saber电源仿真--基础篇[
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me Step选项,这两个会影响仿真的速度,一个是最大步进,一个是最小步进,仿真的步进将在这两个值之间,这两个值取的越大,仿真软件的运行速度越快,但同样的会降低仿真的精度,导致结果可能失真。同时,有一点必须注意,Min Time Step必须小于Basic中设置的Time Step,否则仿真软件会因为错误而终止仿真进程。在本示例中,我们选择Max
Time Step为200ns,Min Time Step为99ns(小于Time Step设定的100ns)。
以上参数设置完成之后,其他参数均保持默认值,点击OK,saber会运行仿真进程。
仿真结束之后,程序会打开cosmoscope界面,让我们可以观察所有节点的电压和电流波形。
如上图所示,在cosmoscope界面里,有两个对话框,第一个是signal manager,其中显示所有可供选择的仿真结果文件,此文件保存在虚拟内存中,软件关闭后即丢失。第二个对话框显示所选中的仿真结果文件中所有可供观察的节点,,选择b和c,即基极b和集电极c的电压,分别双击,其波形显示如下:
选择测量选项,,,与DC operating point中分析的结果一致。
以上是一个简单的示例,下面我们再仿真一个稍微复杂一点的电路,用TL431和三极管共同构成的一个线性直流稳压电源,如下图所示:
添加TL431的方法与上面添加其他器件的一样,在空白处点击鼠标右键—>get part—>parts gallery,然后输入tl4
31进行关键字检索,在搜索到的器件列表中选择tl431c,双击添加到原理图中。
这里还有两个简单的原理图绘制技巧,如果想添加某个器件,原理图中已有类似器件,比如说电阻,那么不必再去检索了,鼠标左键单击已有的电阻,这时器件颜色为绿色,表示已选中,然后用ctrl+C复制,鼠标左键再点击空白处,键盘ctrl+V粘贴,器件就添加完成了,修改其参数即可。第二个就是旋转器件的角度,鼠标左键点击选中器件,鼠标右键点击弹出菜单栏,其中的rotate选项可以按照角度旋转器件,flip选项可以上下或左右翻转器件。
在本示例中,我们想做一个10V 。
输入电压12V,用TL431来控制输出电压值,反馈比例为1k/(1k+3k)=1/4,*4=10V,负载电阻为20Ω,输出电流为10V/20Ω=,,那么TL431阴极电压为10V+=,TL431的工作电流在1mA~100mA之间,这里我们选择三极管集电极和基极之间的跨接电阻为50Ω,则流过该电阻的电流为(12V-)/50
Ω=24mA,假定三极管的放大倍数为100,那么流入三极管基极的电流为5mA,流入TL431阴极的电流为19mA,满足TL431工作电流的取值范围。
首先来看一下DC operating point的分析结果:
n_9即为输出电压,,与我们设计的10V输出电压吻合。
接下来用operating point / transient来看一下各节点的电压波形:
以上波形基本上与设计值一致。通过这个简单的例子,我们用几分钟的时间来仿真,可以替代几个小时的电路板焊接和调试的工作,是不是可以节约很多的时间呢?
接下来,我们的仿真工作要进入开关电源的领域了,先从最简单的BUCK电路开始吧,脑子里面不能立即勾画出BUCK电路的请举手,您可以从大学一年级重新开始学习啦。
仿真之前,先做简单的设定和计算:
输入电压20V,输出电压10V,。
输出电流10A,那么负载电阻是1Ω。
,纹波电流峰峰值为10A*=4A。
设定开关频率为100kHz,开关周期为10us,那么电感量为:
L=(20V-10V)*(10us*)/4A=。
电容根据经验值取100uF,电容的大小将决定输出电压纹波的大小,取的大一点,输出电压纹波小一点,大家可以自由选取,观察输出电压纹波的大小。仿真的优点就是你可以随心所欲的选取你的参数,来观察不同的仿真结果,而不用劳心劳力的去焊板子调试,示波器观测。
参数计算完成之后,下面要在saber中添加元器件,绘制原理图了:
首先,
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