菲律宾申博官方现金网游戏下载登入: 开关电源的第一个仿真实验

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楼主


先说一些大道理,道理有感下面说法而发。







凡是30岁以上的工程师,尤其是混迹于职场,乃至于当过几天小leader的同志,应该非常熟悉我们这个古老民族的说话方式方法-----拍马屁。

在我们这个大环境下,一个人如果说话不拍马屁,就会被上面这些人鉴定成精神病!!!
在职场中不拍马屁,这个人会被说成不合群,会被同事排斥,职场会很危险。

当然了,如果你是老大,不但不需要拍,净等着人家拍你。

六哥延迟5年才播出的电视剧胜算,把这个MP技术描绘的入木三分,领导一讲话,使劲鼓掌,说领导的分析透彻,鞭辟入里,实际上心里一直在骂领导。





但是,我认为在职场和日常生活中讲话,要会溜须拍马,除非你能量足够大,大到可以说实话。
但技术论坛,可以实话实话,没必要使劲拍马屁,否则我看了会感到恶心的想呕吐。


言归正传,谈开关电源。


技术类书籍,相比较于理论研究,是简单的,最起来这些书看起来头不会疼。
而学习开关电源理论,和学习过电路基础后,第一次学模拟电路的过渡过程,是一摸一样的。

电路分析基础中主要研究RLC电路,加受控源,二极管,到了模拟电路中,要学习三极管,此时立马蒙圈,电路分析基础中没讲这个东西啊。

然后书上会给个模型,模型中的每一个等效原件,都是电路分析基础中学习过的,此时一切都变的熟悉了,分析起来也是驾轻就熟。









学习开关电源也是,在电路分析的基础上,多了个新鲜玩意----开关组合,这个时候又蒙圈了,不知如何下手。







然后和学习三极管模电一样,一旦把开关转换成用变压求以及受控源等效模型,立马一切都变的熟悉了,直流和小信号推导是简单的过程了。







沙发
 楼主 | 2020-7-31 13:20 | 只看该作者


学习开关电源,首先要熟悉PWM和Buck工作原理,此时仿真是个不错的选择。

当然了,实测更佳,毫无疑问。

但非常遗憾,绝大多学生的生活费,是买不起电流探头的,
开关电源这个东西,本身是非常好学的,但绝大多数人都买不起专业的研究工具。
下图这套研究电感/变压器的设备,一般人也买不起。






即便是二手的老掉牙的东西,也是1W+:









买不起设备,就做仿真实验吧。


第一步,下载个瞬态分析超快的电源仿真软件PSIM;

第二步,输入下面的原理图






或者直接下载附件,点击打开就行。


第三步,观察电感和输出电压等波形






buck_pwm.zip (5.69 KB, 下载次数: 5)



评论

captzs 2020-7-31 14:50 回复TA
X大:主题开关电源,为何上传“buck”文件是测温电路。 最近仿真测温电路,类是您上传电路,原理相似,但是EWB仿真,不知道为什么当结温上升,其反向导通电流减小? 
板凳
 楼主 | 2020-7-31 15:50 | 只看该作者
本帖最后由 xukun977 于 2020-7-31 16:02 编辑

第一个任务:识别PWM开关的三端



先告诉读者,PWM开关是个单刀双投开关:





三个端口的命名是a、p和C

a是有源端active的缩写,p是无源端passive的缩写,c是common共同端的缩写。

于是根据英文名称就知道这三个端口的含义了,应该能根据具体电路,识别出PWM开关的a、p和c端在哪儿。


对于buck电路,请问a、p、c三端分别在哪儿???







很明显,电感的左端那儿,是两个开关的共同点,所以一眼就能看出来是C端

开关S1左端接电源(可以是通过L等元器件间接接到电源的),所以是a端。

S2下端是接到RC无源器件上的,所以叫P端。






再来看升压boost电路:








C端是最容易找的,接单刀的就是。剩下的a和P,一个确定不了,就先确定另一个。






再来看看邱克转换器:







地板
 楼主 | 2020-7-31 16:14 | 只看该作者
本帖最后由 xukun977 于 2020-7-31 17:05 编辑

重点、关键点来了:





对于buck、boost和cuk等常见的两个开关状态的PWM转换器,
这个单刀双投开关上的电流和电压波形,具有不变性!!


网络名言:重要的事情要说三遍:


电流和电压波形,具有不变性
电流和电压波形,具有不变性
电流和电压波形,具有不变性



这个不变,意思是给出某个端口电流或电压,我们无法区分这个开关究竟是用于buck还是boost,抑或是其它两种。




这几种转换器,a和p端之间的电压Vap,都是直流电压。


为防止碰到杠精,强调一下开关电源中可以用小纹波近似,这里是直接忽略纹波。
例如对于升压boost电路,其输出电压视作直流电压(小纹波可省略):








将纹波放大:





20V电压,纹波是0.06V,这个忽略不过分吧?



重点又来了,既然PWM开关是一样工作的,包括电压、电流波形的形状都相同,这意味着我们没有必要把所有类型电源都研究一遍了,只需要研究一个,就能触类旁通,其它的都懂了。

所以我们仿真个buck,看PWM开关的a端电流ia,以及共同端电流ic:





两个波形有重合(锯齿波上升部分),所以分别单独放大:

ia的波形:





ic的波形:




上图中的红线是ia,蓝线是ic,根据上图,能得出什么结论???

取平均值得直流,很明显ic要比ia大:



至此得到第一个重要关系式:








第一个特点,Vcp总是脉冲电压,而Vap总是直流(忽略纹波):






很明显,取平均值Vcp要比Vap小,于是得到第二个关系式:






以上事实组合到一起:





眼尖的同志,一眼就看出来,这是个变压器模型啊:






这杨一来,开关电源对于我们来说,一点新鲜的感觉也没有了,因为电路分析基础课程中学习过变压器了。




5
 楼主 | 2020-7-31 17:25 | 只看该作者
本帖最后由 xukun977 于 2020-7-31 19:51 编辑


研究开关电源,第一步是弄懂基本工作原理,这方面有许多优秀教材。

第二步是照着具有实战性的教材,搭电路,测试电路。
这方面比较厉害的是日本的原田耕介,它在日本的【电子技术】发表的文章合集,就是代表最实际的开关电源设计。
1997年出版的《交互式电源技术手册》---百度第一条就是,以及后来的开关电源手册:






开关电源大约有20种拓扑,我手头上有个德国产处理水的电源板,一个电路板上居然有下面的大约10种拓扑,普通电源工程师只能精通一两种电源拓扑,比如就擅长做反激正激,但能精通10几种电源设计,而且巧妙地根据各自特点,有机地结合起来,实现效率最大化,就是传说中的开关电源设计高手了。









扯淡完毕,收!!!!

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