BUCK电路的Saber仿真

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Saber仿真在Buck电路结构推导教学中的应用

195科技资讯 S CI EN CE & T EC HNO LO GY I NF OR MA TI ON 学术论坛《电力电子技术》是电气类学生普遍反映比较难的一门课程,其原因主要在于:一方面电路拓扑结构较多且复杂;另一方面是由于器件工作状态不断变化,导致电路工作状态较多,使得电路工作波形复杂,学生理解起来较为困难。

课件的引入,再加上动画演示,能够帮助学生理解各工作状态的波形,但是在教学过程中仍然显得过于理论化,与实践相脱节,很难达到理想的教学效果。

引入仿真软件教学后,教师可以在仿真中一边搭建电路,一边针对电路的构成进行讲解,并对各项参数进行修改,仿真后让学生观察工作波形的变化情况,学生对各项参数设计的理解将更为深刻。

同时,学生参与到仿真分析中,增加了教学的互动性,同时提高了学生学习的积极性[1]。

Saber是1987年由Analogy公司推出的一款仿真软件,到现在已有二十多年的历史[2]。

它主要用于混合信号和混合技术领域的仿真验证,主要分为三个部分:SaberGu ide、SaberSketch和SaberScope。

SaberSketch主要用于绘制电路图,而SaberGuide用于仿真控制,仿真结果可在SaberScope查看。

与其他仿真软件相比,Saber具有以下特点:(1)器件库丰富。

它包含了各种元器件的理想模型,以及各大公司生产的常用芯片模型。

(2)分析功能全面。

它既包含了DC工作点分析、时域分析、频域分析等基本分析功能,还包含温度、参数灵敏度、蒙特卡诺、噪声等各种高级分析功能。

(3)数据处理能力强大。

可以自由的对仿真结果数据进行各种分析和比较乃至运算。

因此Saber仿真软件在电力电子仿真中应用非常广泛,将其与电力电子技术教学相结合,将更有助于加强学生对电路工作原理的理解。

1 采用Saber仿真软件教学的必要性直流变换电路与电力电子技术中其他变换电路相比,结构相对简单,可以作为电力电子技术的入门教学部分。

基于Saber的一种BUCK型恒流源的研究

图 2 TL494 产生的 2 路 PWM 驱动波形 Fig. 2 2-way PWM waveform produced by TL494
图 3 仿真的负载电流输出波形 Fig. 3 The load current output waveform of simulation
3.2 实验结果根据上述 BUCK 开关恒流源的工作原理、设计要
以及信号转换接口模块，可以直接用于建立仿真模
型，其仿真结果如图 2、3 所示。图 2 为 PWM 调制芯
片 TL494 产生的 2路控制信号 PWMOUT1 和PWMOUT2， 2 路开关频率都为 50 kHz 左右，两者处于交替工作方
式。图 3 是输入交流电压 220 V 不变，输出在可调范围
内时的电流波形，其中 Currentout1、
第 23 卷第 6 期 2009 年 11 月
湖南工业大学学报 Journal of Hunan University of Technology
Vol.23 No.6 Nov. 2009
基于Ｓａｂｅｒ的一种ＢＵＣＫ型恒流源的研究
杨杰，肖强晖，廖无限
（湖南工业大学电气与信息工程学院，湖南株洲 412008）
[2] 乔瑛瑛，杨嘉祥. 基于 Saber 的 Boost 电路仿真与分析[J]. 大众科技，2009，113(1) ：68－69. Qiao Yingying，Yang Jiaxiang. Simulation and Design of Boost Based on Saber[J]. Popular Science & Technology， 2009，113(1) ：68－69.
求，设计了该电路。采用泰克示波器 TDS2014 及其提供的图像捕捉软件进行了测量，实测结果如图 4、5 所示。其中图 4 为 PWM 调制芯片 TL494 产生的 2 路控制信号，图 5 为实测的输出端检测电阻上的电流波形。

基于saber的buck降压电路的设计

基于s a b e r的b u c k降压电路的设计The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020前言在实际电力电子装置中，工程人员往往凭经验通过不断更换元器件或改变结构使装置满足一定的动态和静态特性，而通过计算机仿真能方便地完成这种改变，从而缩短产品开发周期，减小研究开发成本。

另外，在电力电子课程教学中，单纯地讲解开关元器件和各种变换电路理论，显得枯燥而缺乏生动，计算机辅助分析和设计在电力电子课程教学中显示出了它的强大的优势，通过电路仿真使得课堂教学概念讲解直观化，理论结果可视化。

Saber仿真软件是美国Analogy公司开发的功能强大的电力电子系统仿真软件之一，可用于电子、电力电子、机电一体化、机械、水力、控制等领域的系统设计和仿真。

它具有很大的通用模型库和较为精确的具体型号的器件模型，其元件模型库中有4 700多种具体型号的器件模型，500多种通用模型。

针对电力电子应用，Saber提供了电源设计的环境— PowerExpress，它支持行为级和元件级的设计。

Saber的MAST语言是一种硬件描述语言，运用该语言可以方便地建立用户自身的元件或电路模型，其程序兼容Spice仿真程序。

专门为Saber仿真器而设计的SaberSketch提供了友好的用户图形界面，使得仿真非常直观，让使用者易学易用。

掌握Saber仿真软件对于研究开发电力电子装置及其控制系统，以及电力电子教学都具有重要的意义。

目录前言 (1)目录 (2)1. 基本的Buck 型变换器（开环） (3)1.1 Buck 变换器基本电路形式 (3)1.2 各器件参数和指标之间关系的定性分析 (4)1.3 实验仿真及分析 (4)2 闭环控制的构成与性能分析 (6)2.1 差分放大电路 (6)2.2 功率放大器（PI）模块 (7)2.3 PWM 块 (8)3 主电路 (9)3. 1 主电路参数讨论 (9)3.1.1 电容对输出电压波形的响 (10)3.1.2 电感对输出电压波形的影响 (11)4 结语 (12)参考文献 (13)摘要：Buck 型变换器是现代电力电子技术中一种常用的电能变换方法,主要用于计算机、精密仪器、通讯系统等高性能DC - DC 直流开关电源之中,它是现代电能变换中的一种重要方法。

Saber常见电路仿真实例

Saber常见电路仿真实例一稳压管电路仿真 (2)二带输出钳位功能的运算放大器 (3)三5V/2A的线性稳压源仿真 (4)四方波发生器的仿真 (7)五整流电路的仿真 (10)六数字脉冲发生器电路的仿真 (11)七分频移相电路的仿真 (16)八梯形波发生器电路的仿真 (17)九三角波发生器电路的仿真 (18)十正弦波发生器电路的仿真 (20)十一锁相环电路的仿真 (21)一稳压管电路仿真稳压管在电路设计当中经常会用到，通常在需要控制电路的最大输入、输出或者在需要提供精度不高的电压参考的时候都会使用。

下面就介绍一个简单例子，仿真电路如下图所示：在分析稳压管电路时，可以用TR分析，也可以用DT分析。

从分析稳压电路特性的角度看，DT分析更为直观，它可以直接得到稳压电路输出与输入之间的关系。

因此对上面的电路执行DT分析，扫描输入电压从9V到15V，步长为0.1V，分析结果如下图所示：从图中可以看到，输入电压在9～15V变化，输出基本稳定在6V。

需要注意的是，由于Saber仿真软件中的电源都是理想电源，其输出阻抗为零，因此不能直接将电源和稳压管相连接，如果直接连接，稳压管将无法发挥作用，因为理想电源能够输出足以超出稳压管工作范围的电流。

二带输出钳位功能的运算放大器运算放大器在电路设计中很常用,在Saber软件中提供了8个运放模板和大量的运放器件模型,因此利用Saber软件可以很方便的完成各种运方电路的仿真验证工作.如下图所示的由lm258构成的反向放大器电路,其放大倍数是5,稳压二极管1N5233用于钳位输出电压.对该电路执行的DT分析,扫描输入电压从-2V->2V,步长为0.1V,仿真结果如下图所示:从仿真结果可以看出,当输入电压超出一定范围时,输出电压被钳位.输出上限时6.5V,下限是-6.5V.电路的放大倍数A=-5.注意:1.lm258n_3是Saber中模型的名字,_3代表了该模型是基于第三级运算放大器模板建立的.2.Saber软件中二极管器件级模型的名字头上都带字母d,所以d1n5233a代表1n5233的模型.三5V/2A的线性稳压源仿真下图所示的电路利用78L05+TIP33C完成了对78L05集成稳压器的扩展，实现5V/2A 的输出能力。

BUCK电路的Saber仿真解读

功率变换器计算机仿真与设计题目BUCK变换器电路设计学生姓名学号学院专业电气工程及自动化班级指导教师2013年 10月 20日一、设计要求1.1 设计指标：设计一个BUCK直流变换器，主电路拓扑如图1.1（参数需重新设置），使得其满足以下性能要求：高压侧蓄电池输入电压V in：30-60V(额定电压48V)低压侧直流母线输出电压V out：24V输出电压纹波V out（p-p）：25mV输出电流I out：2A开关频率f s：200kHz电感电流临界连续时I G：0.1A12图1.1二、开环参数计算及仿真2.1 主电路参数计算：(1)高压侧输入电压V in 变化范围为30-60V ，低压侧输出电压V out 为24V ，则占空比：8.03024min max ===in out V V D 4.06024max min ===in out V V D5.04824===innom out nom V V D (2)由于输出电流I out 为2A ，故负载电阻：12outoutV R I ==Ω (3)根据电感电流临界连续时I G ：0.1A ，可由下式计算得滤波电感感值：H T I U L U T I LOFF o o CCM o μμ3605)4.01(2.0242max min )min(=⨯-⨯--==⇒=∆∆(4)根据输出电压纹波V out （p-p ）为25mV ，可由下式计算得滤波电容容值：uF f V I C I T C idt C V p p out ripple o p p out T 510200102582.082211133)(0)(2=⨯⨯⨯⨯==⇒==---⎰ 取F C f μ10=，其中开关频率f 为200KHZ 。

在实际器件中，电容存在寄生电阻，因此实际器件仿真时，电容的选取如下：Ω====∆⨯⨯=∙∆=∆-m 125ESR ,600C ,u 520C 25,10652.0min max pp 6uF F mVV CESR I V 取而 2.2 开关管及二极管应力计算：（1）开关管的选取功率管承受的最大电压为60V ，流过开关管电流最大值为2A ，开关管电压电流降额系数均为0.5，则开关管电压要大于或等于120V ，电流最大值要大于4A 。

Saber常见电路仿真实例介绍

下面就介绍一个简单例子，仿真电路如下图所示：在分析稳压管电路时，可以用TR分析，也可以用DT分析。

从分析稳压电路特性的角度看，DT分析更为直观，它可以直接得到稳压电路输出与输入之间的关系。

因此对上面的电路执行DT分析，扫描输入电压从9V到15V，步长为0.1V，分析结果如下图所示：从图中可以看到，输入电压在9～15V变化，输出基本稳定在6V。

SABER 环路计算,补偿和仿真

BUCK 电路的环路计算，补偿和仿真Xia Jun 2010-8-14 本示例从简单的BUCK 电路入手，详细说明了如何进行电源环路的计算和补偿，并通过saber 仿真验证环路补偿的合理性。

一直以来，环路的计算和补偿都是开关电源领域的“难点”，很多做开关电源研发的工程师要么对环路一无所知，要么是朦朦胧胧，在产品的开发过程中，通过简单的调试来确定环路补偿参数。

而这种在实验室里调试出来的参数真的能满足各种实际的使用情况吗？能保证电源产品在高低温的情况下，在各种负载条件下，环路都能够稳定吗？能保证在负载跳变的情况下收敛吗？太多的未知数，这是产品开发的大忌。

我们必须明明白白的知道，环路的稳定性如何？相位裕量是多少？增益裕量是多少？高低温情况下这些值又会如何变化？在一些对动态要求非常严格的场合，我们如何折中考虑环路稳定性和动态响应之间的关系？有的放矢，通过明确的计算和仿真，我们的产品设计才是科学的，合理的，可靠的。

我们的目标是让产品经得起市场的检验，让客户满意，让自己放心。

一切从闭环系统的稳定性说起，在自动控制理论中，根据乃奎斯特环路稳定性判据，如果负反馈系统在穿越频率点的相移为180°，那么整个闭环系统是不稳定的。

很多人可能对这句话很难理解，虽然自动控制理论几乎是所有大学工科学生的必修课，可大部分是是抱着应付的态度的，学完就忘了。

那就再给大家讲解一下吧。

等式：V out=[Vin-V out*H(S)]*G(S)公式：Vout Vin G S ()1G S ()H S ()⋅+G(S)/(1+G(S)*H(S))就称之为系统的闭环传递函数，如果1+G(S)*H(S)=0，那么闭环系统的输出值将会无限大，此时闭环系统是不收敛的，也即是不稳定的。

G(S)*H(S)是系统的开环传递函数，当G(S)*H(S)=-1时，以S=j ω带入，即获得开环系统的频域响应为G(j ω)*H(j ω)=-1，此时频率响应的增益和相角分别为：gain =‖-1‖=1angle=tan -1(0/-1)=180°从上面的分析可以看出，如果扰动信号经过G(S)和H(S)后，模不变，相位改变180°，那么这个闭环系统就是不稳定的。

LED电路仿真设计__Saber篇

三、 SABER 的仿真分析
Saber用下列方法来调节设计参数，如设计中的元件数值及容限等： Vary：用Vary可以对设计或元件的一系列设定的参数进行描述，对每个参数都进行一系列的分析。 Monte Carlo：用蒙特卡诺分析对设计或元件参数随机变化，进行各种分析，对模拟结果进行评估。 Sensitivity：对不同设计或元件的参数的改变，性能测量的敏感度。 Stress：在精确的DC、DC传输或瞬态分析中，分析元件是否会过应力。
绘图工具设计工具
Saber RT (Simulator Real Time) Model Architect 报告
测试
选择器件命令行
宏记录器
saber sktech 基本操作——绘制电路原理图
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：
一、SABER 软件概述
1.3 模型库 Saber拥有市场上最大的电气、混合信号、混合技术模型库，它具有很大的通用模型库和较为精确的具体型号的器件模型，其元件模型库中有 4700多种带具体型号的器件模型，500多种通用模型，能够满足航空、汽车、船舶和电源设计的需求。Saber模型库向用户提供了不同层次的模型，支持自上而下或自下而上的系统仿真方法，这些模型采用最新的硬件描述语言(HDL)，最大限度地保证了模型的准确性，支持模型共享。
Saber Sktech 基本操作--修改器件参数
按照上述方法把器件的参数设置为：电压源12V，基极电阻为10K，集电极电阻为1K。电路图如图所示：
三、Saber simulator仿真界面简介

Saber软件在电源系统仿真中的应用

Saber软件在电源系统仿真中应用万旭电源网仿真论坛版主 - Domono Email :saberhome@主要内容一. 为什么用仿真软件？二. Saber软件仿真电源系统三. 电源系统仿真的趋势 - 鲁棒性仿真四. 演示获取设计生产相关的数据提升设计质量降低设计成本提高设计效率为什么用仿真软件为什么用仿真软件？？(续)q获取数据辅助设计、提高设计效率Ø获取电源环路频率响应ü辅助设计电源电压和电流控制环反馈的稳定性；Ø获取功率管开关的工作情况ü辅助评估功率管的应力情况；ü辅助计算功率管的功耗情况；ü辅助计算功率管的温度情况；Ø获取磁性器件的工作情况ü辅助了解磁性器件的工作情况；ü辅助确定磁性器件的磁饱和程度；ü辅助确定磁性器件的磁心损耗；为什么用仿真软件为什么用仿真软件？？(续)q获取数据辅助设计、提高设计质量Ø获取设计中存在器件参数偏差情况下的数据ü辅助确定设计中的关键器件ü辅助确定电源生产制造时的容差数据Ø获取设计中各元件的电压和功耗数据ü辅助确定设计中个元器件的降额等级ü辅助提高设计的安全边际Ø获取设计中可能存在的故障失效模式ü辅助提高电源系统设计的可靠性主要内容一. 为什么用仿真软件？二. Saber软件仿真电源系统三. 电源系统仿真的趋势 - 鲁棒性仿真四. 演示Saber软件仿真电源系统q调查 - 应用Saber软件仿真电源系统面临的问题Ø电源设计思想的验证ü如何分析开关电源环路响应；ü如何解决仿真的收敛性问题；ØSaber中高级分析工具的应用üStress、Monte Carlo、Sensitivity分析的应用；ØSaber建模ü如何解决Pspice模型转换Saber模型中出现的问题；ü如何使用Saber中磁性器件模型；ü如何使用Saber中的磁性器件建模工具（MCT）；ü如何创建所需要的新模型；ü如何在建模语言MAST中引用C语言编写的外部子程序；如何使用磁性建模工具（MCT）Saber软件仿真电源系统(续)q如何分析开关电源环路响应Ø开关电源是强非线性系统，无法直接分析其频域特性；Ø在Saber中有两种办法获取开关电源的频域特性ü利用平均模型获取电源的环路响应ü利用tdsa、tdsa2模板获取电源的环路响应平均模型Tdsa2 模型Saber软件仿真电源系统(续)q如何分析开关电源环路响应Ø利用平均模型获取电源的环路响应ü利用平均模型加上交流小信号分析，获取开关电源频域特性；ü忽略开关效应，速度快，需要平均模型支持Saber软件仿真电源系统(续)q如何分析开关电源环路响应Ø利用tdsa、tdsa2模板获取电源的环路响应ü利用tdsa或者tdsa2模板加上时域瞬态分析，可获取开关电源的频域特性；ü包含开关效应，速度慢，不受电路拓扑限制；Saber软件仿真电源系统(续)q Saber中磁性器件及建模工具（MCT）的应用ØSaber中磁性器件模型的使用ü线性/非线性电感、线性/非线性变压器ü磁性材料、磁芯、线圈ØSaber中磁性器件建模工具（MCT）的使用ü可创建磁芯、变压器、电感模型ü模拟磁芯的非线性滞环B-H曲线ü模拟磁芯的涡流效应ü模拟气隙对磁导率的影响ü模拟漏磁、线圈的趋肤效应ü模拟耦合电容特性Saber软件仿真电源系统(续)ØSaber磁性器件建模工具（MCT）的使用ü非线性B-H曲线ü涡流损耗ü气隙ü漏磁ü趋肤效应ü耦合电容ü亲近效应3. 利用优化工具拟合模型B-H曲线匹配扫描输入的B-H 曲线主要内容一. 为什么用仿真软件？二. Saber软件仿真电源系统三. 电源系统仿真的趋势 - 鲁棒性仿真四. 演示电源系统仿真的趋势-鲁棒性仿真q电源系统的鲁棒性仿真Ø仿真重点的转变ü由针对设计理论验证转变为设计的鲁棒性分析；Ø仿真目标的转变ü由辅助产品样机设计，提高设计效率转变为辅助产品量产设计，为优化设计，降低成本、提高设计可靠性提供需要的分析数据；ü优化设计参数，提高电源设计生产质量，降低成本直流工作点、时域、频域分析(Monte Carlo)应力分析、实效模式分析实效模式主要内容一. 为什么用仿真软件？二. Saber软件仿真电源系统三. 电源系统仿真的趋势 - 鲁棒性仿真四. 演示演示q Saber软件分析开关电源环路响应q S aber软件磁性器件设计工具的应用© Synopsys 201131。

基于Saber的反激式开关电源仿真

基于Saber的反激式开关电源仿真摘要通过使用Saber软件,搭建电路级模型,仿真研究反激式开关电源。

分析反激式开关电源原理,并与试验样机做对比,体现仿真对设计的指导性作用。

关键词aber;反激式开关电源;仿真开关电源被誉为高效节能电源,它代表着稳压电源的发展方向。

目前,随着各种新科技不断涌现,新工艺被普遍采用,新产品层出不穷,开关电源正向小体积、高功率密度、高效率的方向发展,开关电源的保护电路日趋完善,开关电源的电磁兼容性设计及取得突破性进展,专用计算机软件的问世为开关电源的优化设计提供了便利条件。

Saber是美国Analogy公司开发,现由Synopsys公司经营的系统仿真软件,被誉为全球最先进的系统仿真软件,也是唯一的多技术,多领域的系统仿真产品,现已成为混合信号、混合设计技术和验证工具的业界标准,可用于电子、机电一体化、机械、光电、光学、控制等不同类型系统构成的混合系统仿真,与其他由电路仿真软件相比,其具有更丰富的元件库和更精致的仿真描述能力,仿真真实性更好。

1反激式开关电源基本原理反激式开关电源其拓扑结构如图1。

其电磁能量储存与转换关系如下如图2(a)当开关管导通,原边绕组的电流Ip将线形增加,磁芯内的磁感应强度将增大到工作峰值,这时可以把变压器看成一个电感,逐步储能的过程。

如图2(b)当开关管关断,初级电流降到零。

副边整流二极管导通,感生电流将出现在复边。

从而完成能量的传递。

按功率恒定原则,副边绕组安匝值与原边安匝值相等。

2基于UC3842的反激式开关电源电路设计由Buck-Boost推演并加隔离变压器后而得反激变换器原理线路。

多数设计中采用了稳定性很好的双环路反馈(输出直流电压隔离取样反馈外回路和初级线圈充磁峰值电流取样反馈内回路)控制系统,就可以通过开关电源的PWM(脉冲宽度调制器)迅速调整脉冲占空比,从而在每一个周期内对前一个周期的输出电压和初级线圈充磁峰值电流进行有效调节,达到稳定输出电压的目的。

关于saber在电源仿真中的几个技巧

关于saber在电源仿真中的几个技巧saber很强大，本人所掌握也只是皮毛。

深知一个人刚学习时侯的困惑和痛苦，现在把自己的一点所得分享，希望能帮到需要的人。

同时也希望起到抛砖引玉的作用~有问题的也可以提出来，大家交流下~分享：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：回复1楼3楼wsh5106| 工程师 (1530) | 发消息2010-12-26 22:07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。

这也是我为什么给出那个传递函数的原因~回复32楼256楼anqier| 本网技师 (232) | 发消息2011-04-20 11:16新手，问下IGBT的触发脉冲的问题，有什么模块触发，参数怎么设置？谢谢了。

回复297楼299楼amos-| 本网技工 (179) | 发消息2013-12-12 15:30这个图上的白色小竖线是什么？一道道的，怎么弄出来？回复9楼13楼wsh5106| 工程师 (1530) | 发消息2010-12-26 22:41学了一招回复14楼15楼wsh5106| 工程师 (1530) | 发消息2010-12-26 22:49不好意思，在这里，小法插个小图~~~双击轴线，AXIS ATTRIBUTE对话框里的GRID increment可以调制轴线等分间距！！获得的赠予：操作者：ding86361953 操作：+20P 时间：2010-12-31 11:42 理由：世纪电源网，因你而精彩！操作者：wsh5106 操作：+20P 时间：2010-12-27 18:32理由：世纪电源网，因你而精彩！操作者：fuliu6 操作：+20P 时间：2010-12-27 11:18理由：世纪电源网，因你而精彩！回复24楼26楼fuliu6| 高级工程师 (2604) | 发消息2010-12-27 11:17我画不出你的图形小信号分析设置完成后要做什么步骤？请教回复119楼120楼wsh5106| 工程师 (1530) | 发消息2010-12-28 16:14我设置完小信号分析后，如下图：点击OK后，就出现如下图形：这是怎么回事？我是新手，请教学习，谢谢回复121楼122楼wsh5106| 工程师 (1530) | 发消息2010-12-28 16:31可以出图形了谢谢你回复123楼124楼myship02| 高级工程师 (4199) | 发消息2010-12-28 16:48看波形可以放大的，选中托一下即可。

基于Saber的Buck电路仿真与分析

基于Saber的Buck电路仿真与分析罗伟1李洪珠2(辽宁工程技术大学电气工程系阜新123000)摘要：Saber仿真软件是当今世界上功能强大的电力电子仿真软件之一，本文采用Saber软件对降压式DC-DC变换器(Buck电路)进行了仿真研究，得到Buck电路工作机理，并为Saber软件的进一步应用奠定了基础。

关键词：Saber 仿真 Buck电路Simulation and Analysis of Buck Circuit Based on SaberLouWei Li Hongzhu(Department of Electrical Engineering ,Liaoning Technical University ,Fu Xin123000)Abstract：Saber is now one of the most powerful simulators used in the power electronics field in the world. The paper has done some simulation works on the step-down DC-DC converter (buck circuit) using Saber, and got its running mechanism, and established foundation for the further application of Saber.Keywords：Saber; simulation; Buck Circuit1 引言在实际电力电子装置中，工程人员往往凭经验通过不断更换元器件或改变结构使装置满足一定的动态和静态特性，而通过计算机仿真能方便地完成这种改变，从而缩短产品开发周期，减小研究开发成本。

(整理)Saber 仿真实例.

Saber 仿真开关电源中变压器的Saber仿真辅助设计 (2)一、Saber在变压器辅助设计中的优势 (2)二、Saber 中的变压器 (3)三、Saber中的磁性材料 (7)四、辅助设计的一般方法和步骤 (9)1、开环联合仿真 (9)2、变压器仿真 (10)3、再度联合仿真 (11)五、设计举例一：反激变压器 (12)五、设计举例一：反激变压器（续） (15)五、设计举例一：反激变压器（续二） (19)Saber仿真实例共享 (26)6KW移相全桥准谐振软开关电焊电源 (27)问答 (28)开关电源中变压器的Saber仿真辅助设计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。

saber自带的磁性器件建模功能很强大的，可以随意调整磁化曲线。

但一般来说，用mast模型库里自带的模型就足够了。

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。

Buck电路的设计与仿真开环设计与仿真Saber

一 Buck电路的开环设计
（1）性能指标；（2）Buck电路的工作原理；（3）Buck电路的开环设计；
（1）性能指标
• DC-DC变换器性能指标： • 输入电压：36-72 VDC（额定48V） • 输出性能：
– 额定输出电压 Vout 28VDC – 输出电流纹波 Vout(p-p) <50mV – 额电定感负电载流工电作流于IouCt CM10。A，在负载电流大于2A时，
• 其他性能：
– 开关频率 100kHz
（2）Buck电路的工作原理
• 电路拓扑
QA
+
L
+
Ui
ub b
D C
RL Uo
-
-
• CCM下的电路工作原理
（3）Buck电路的开环设计
• 主电路参数设计
（1）占空比（2）滤波电感量滤波电感设计（3）滤波电容（4）功率器件
占空比
（1）占空比
D m ax
V out V in m in
28 36
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
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 4
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基于saber平均模型的Buck电路环路设计

作业3 电压闭环仿真010800825 1.任选一开关电源DC/DC电路拓扑，自己给定电路的电气特性参数，包括输入电压、输出电压、负载电流、输出电压纹波、输出或输入电流纹波等设计主电路参数，包括电容、电感、开关管、二极管等参数。

（可参考其他作业）设计一个Buck电路，输入电压28V，输出电压15V, 额定负载电流为5A，开关频率为100k。

选择电容500uF,电感50uH,电路工作在连续模式。

因此稳态占空比为0.536。

据此计算电流纹波为1A（额定电流20%），电压纹波为0.0025V（可忽略）。

选择开关器件为功率MOS管，最大耐压为28V，最大电流为5.5A。

二极管采用快恢复或肖特基，最大耐压28V，额定电流6A。

实际选取管子考虑一定余量。

利用平均模型搭建的Buck主电路模型参数设置如下2.根据设计的主电路参数，采样状态空间平均模型对开环电路的波特图进行仿真，判断其稳定性。

用saber软件中的Buck平均模型做开环仿真，瞬态分析后输出电压结果如图一。

在之前的瞬态分析基础上作交流小信号分析得开环传递函数的波特图如图二。

图一图二从波特图上可知该系统截止频率为2851.8Hz ，相位裕度为2.5°。

可见该系统快速性和稳定性都不够。

必须对截止频率和相位裕度进行补偿来提高快速性和稳定性。

3. 根据开环的波特图结果，设计合理的补偿控制电路，给出设计的结果，并对补偿后的波特图进行判断，判断其稳定性。

采用电压闭环控制：假设现有高精度的5V 电压作为电压比较基准。

为使得电路输出15V ，对负载电压进行3:1电压采样，并与基准比较，形成误差信号并通过补偿器和PWM 调制电路形成占空比。

选取补偿后的系统开环传递函数截止频率为5kHz ，相位裕度为52°。

图三为系统补偿前的开环传递函数相频特性，由此可知系统相位裕度仅1°左右，故需要在5kHz 处通过前后放置零极点来提升51°的相位。

BUCK电路的Saber仿真解读

功率变换器计算机仿真与设计题目BUCK变换器电路设计学生姓名专业电气工程及自动化指导教师122013 年10月20日一、设计要求1.1设计指标：设计一个BUCK 直流变换器，主电路拓扑如图1.1 （参数需重新设置），使得其满足以下性能要求：高压侧蓄电池输入电压 V in : 30-60V （额定电压48V ）低压侧直流母线输出电压V out : 24V 输出电压纹波 V out （ p-p ）: 25mV 输出电流I out : 2A 开关频率f s : 200kHz 电感电流临界连续时I G 0.1AlLU o = L min(CCM)=L TU^TOFF max2I omin一24云(一。

4)…代ripple8V out( p -p)0.2 8 25 10’ 200 103=5uF二、开环参数计算及仿真2.1主电路参数计算:(1)高压侧输入电压V n 变化范围为30-60V ,低压侧输出电压V out 为24V,则占空比:⑵ 由于输出电流l out 为2A ,故负载电阻：R 二血=12“ 丨out(3)根据电感电流临界连续时I G ： 0.1A ，可由下式计算得滤波电感感值:⑷ 根据输出电压纹波V out (p-p )为25mV 可由下式计算得滤波电容容值:取C f -10l F ，其中开关频率f 为200KHZ 在实际器件中，电容存在寄生电阻，因此实际器件仿真时，电容的选取如下:65^10° hV = l ・ESR 二 0.2 ,而 V ppmax 二 25mVCC min =520uF,取 C =600uF,ESR = 125m' 12.2开关管及二极管应力计算：(1) 开关管的选取功率管承受的最大电压为60V,流过开关管电流最大值为2A,开关管电压电流降额系数均为0.5，贝U 开关管电压要大于或等于120V,电流最大值要大于4A 。

粗略以最大占空比计算电流的有效值为3.2A ，则最大功率为384W 取400W 根据仿真,可选irf460作为开关管。