ANSYS软件用于大功率脉冲电源仿真设计
基于ANSYS仿真软件的二次电源结构仿真验证
基于 ANSYS仿真软件的二次电源结构仿真验证摘要：为研究铝合金一体式结构的二次电源的振动特性，检验二次电源结构设计的合理性，利用NX8.0三维建模软件建立二次电源实体模型，采用ANSYS有限元分析软件对二次电源进行模态分析及谐响应分析，以验证二次电源结构设计方案的可行性。
关键词：结构仿真; ANSYS; 二次电源1.引言为了解产品结构的动力学性能，检验产品设计的合理性，考查并改善产品在振动环境中的适应性，需对产品进行振动试验。
传统的研制过程是产品研制完成后再进行振动试验，以验证设计合理性。
这种方式周期长，存在产品研制完成后无法满足振动试验要求导致无法装机配套的风险。
在快节奏发展的今天，这种开发方式因为其周期长、灵活性差、不易更改等缺点，已经越来越难以适应当前工程开发节奏。
研发人员可以通过ANSYS软件模拟产品实际使用环境进行动力学仿真分析，综合考虑强度、刚度和稳定性，实时调整结构参数已达到最优化效果，极大地提高了研发效率并减少了风险。
1.结构动力学分析的理论基础动力学分析是为了确定时变载荷对整个结构或部件的影响，同时还要考虑阻尼及惯性效应的作用。
本文动力学分析主要解决以下两个问题：（1）寻求结构的固有频率和主振型，了解结构的振动特性。
（2）分析结构的动力响应特性，计算结构振动的动力响应和变形的大小及变化规律。
根据牛顿第二定律，物体质量与其加速度的乘积等效于力，物体的速度和阻尼的乘积也等效于力，通过狭义胡克定律得出位移与刚度系数的乘积等效于力。
据此得出以下动力学公式：F=ma+cv+kx（1）其中：F为外力；m为质量；a为加速度；c为阻尼；v为速度；k为刚度系数；x为位移。
式（1）仅满足理想模型下单质点刚体的受力分析，对质点系或者非质点刚体的动力学分析就不适用了。
故在此基础上将物体中单微元的质量与它所在空间具有的自由度联合起来，即式（1）中的质量m用质量矩阵[M]来表示，阻尼c用阻尼矩阵[C]来表示，刚度系数k用刚度矩阵[K]来表示。
ANSYS SIwave 2023
ANSYS SIwave 2023概述ANSYS SIwave 2023是一款强大的电磁仿真软件，能够帮助工程师在电子系统设计过程中进行高频电磁分析。
通过SIwave，工程师可以评估信号完整性、功率完整性和电源完整性，以确保设计在各种应用场景下的稳定性和性能。
功能特点1. 高频电路仿真ANSYS SIwave 2023支持高频电路仿真，能够准确模拟电路元件、导线、PCB板和芯片等高频设备的工作情况。
通过电磁仿真分析，工程师可以预测信号完整性、干扰和噪声等因素对电子系统的影响，从而优化设计方案。
2. 电源完整性分析SIwave提供了强大的电源完整性分析功能，可以评估设计中电源系统的稳定性。
工程师可以通过模拟电源电流分布、噪声和电压降等参数，找出潜在的问题并采取相应的措施进行优化。
3. 信号完整性分析在高速电路中，信号完整性对系统的性能至关重要。
SIwave可以帮助工程师分析信号传输路径中的反射、串扰和时延等问题，提供精确的信号完整性分析结果。
通过优化信号传输路径，可以提高系统的稳定性和数据传输速率。
4. PCB 电磁兼容性分析对于复杂的PCB设计，电磁兼容性是一个重要的考虑因素。
SIwave可以对PCB中的电磁相互作用进行准确的建模和仿真，帮助工程师检测和解决潜在的干扰问题，提高系统的抗干扰能力。
5. PCB 热分析SIwave还支持热分析功能，可以模拟PCB中的热分布和热传导，帮助工程师预测和解决潜在的热问题。
通过优化散热设计，可以提高系统的可靠性和性能。
优势1. 高精度的模拟和仿真ANSYS SIwave 2023采用先进的数值计算和模拟技术，能够提供高精度的仿真结果。
工程师可以在设计的早期阶段就准确地评估电子系统的性能和稳定性，避免后期的设计调整和成本增加。
2. 综合的仿真分析SIwave集成了电磁仿真、信号完整性分析、电源完整性分析和热分析等多种功能，可以综合评估电子系统在不同方面的性能。
ANSYS电源系统设计仿真平台
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May 31, 2013
开关电源器件建模(IGBT、MOSFET)
基本电性能和热性能
Average IGBT model
驱动电路优化、EMI/EMC
Advanced dynamic model
根据仿真需求确定合适的IGBT建模类型
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ANSYS电源系统设计仿真平台
ANSYS 中国
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May 31, 2013
内容提要
典型电源系统及其挑战
ANSYS电源系统设计平台实现
总结
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电源系统应用领域
电源& 驱动器 交通运输
电源变换/电网质量改善 驱动器 板上电源 铁路运输
考虑绕组损耗、铁芯损耗、R,L,C参数和温升
Maxwell
可以与MAXWELL无缝集成进行更细致电磁 场分析 可以集成到Simplorer中进行系统仿真 SIMPLORER
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PExprt 设计流程-->指定性能指标
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PExprt – 变压器和电感专家设计工具；
Maxwell – 部件电磁特性有限元分析工具；
Q3D Extractor – 提取PCB走线、接头及 线缆的寄生参数，是进行EMI EMC仿真 的重要工具；
Simplorer
Simplorer – IGBT、MOSFET参数化建模、 电源系统整体仿真分析 ANSYS 其它物理域软件 – 如ICEPAK、 MECHANICAL、FLUENT, 分析电源系统热、应力等特性
ANSYS开关电源设计及其EMIEMC分析
34 © 2012 ANSYS, Inc.
May 22, 2013
30k
136.5m
7.18pF
2000 1600 1200
Mosfet建模
Simplorer Model
Capacitance for STW4N150
Crss Coss Coss,Measured Ciss
C (pF)
800
400
Magnitude (dB)
2x SMT DO3316P-473 Coilcraft Inductor Impedance
100
Measured
80
Modeled
60
40
20
0
-20
2
3
4
5
6
7
10
10
10
10
10
10
90
45
Phase (deg)
0
-45
-90
2
3
4
5
6
7
10
10
10
10
10
10
Frequency (Hz)
• Relative Permeability = pwl($perm,Freq) • Magnetic Loss tangent = pwl($losstan,Freq)
Relative permitivity = 12 Conductivity = 0.5 (S/m)
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Resistance
Curve Info Matrix1.R(pri_in,pri_in) Setup1 : LastAdaptive Matrix1.R(sec_in,sec_in) Setup1 : LastAdaptive
ansys电源仿真powertree
ansys电源仿真powertree【实用版】目录1.ANSYS 电源仿真的概念与原理2.ANSYS PowerTree 的应用与优势3.ANSYS 电源仿真的操作步骤4.ANSYS 电源仿真在电力系统中的应用案例5.ANSYS 电源仿真的发展趋势与展望正文一、ANSYS 电源仿真的概念与原理ANSYS 电源仿真是一种基于计算机的电力系统分析方法，它可以在虚拟环境中对电源系统进行建模、分析和测试。
电源仿真的核心目的是评估电源系统的性能，包括稳定性、可靠性和效率等方面。
ANSYS 提供了一种名为 PowerTree 的电源仿真工具，可以帮助工程师更加高效地完成电源系统的设计和优化。
二、ANSYS PowerTree 的应用与优势ANSYS PowerTree 具有强大的应用功能，可以广泛应用于电力系统的各个领域，包括发电、输电、配电和能源管理等。
以下是 ANSYS PowerTree 的主要应用优势：1.提高电源系统的设计质量：通过电源仿真，可以在设计阶段发现潜在的问题并及时解决，从而提高电源系统的设计质量。
2.降低系统运行风险：电源仿真可以帮助工程师预测电源系统的运行状态，避免出现过载、短路等故障，降低系统运行风险。
3.优化系统性能：通过电源仿真，可以找到提高系统性能的途径，例如提高电源转换效率、减少能源损耗等。
4.节省时间和成本：电源仿真可以在虚拟环境中完成实验，避免了实际实验的高昂成本和时间投入。
三、ANSYS 电源仿真的操作步骤ANSYS 电源仿真的操作步骤可以概括为以下几个步骤：1.创建电源系统模型：根据实际电源系统的结构和参数，在 ANSYS 中创建相应的模型。
2.添加边界条件：为了进行仿真计算，需要在模型中添加适当的边界条件，例如电压、电流等。
3.设定仿真参数：根据仿真目的，设置相关的仿真参数，例如仿真时间、求解方法等。
4.进行仿真计算：根据设定的参数，启动 ANSYS 仿真计算，得到电源系统的仿真结果。
ANSYS软件用于大功率脉冲电源仿真设计
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May 31, 2013
关键技术问题
PCB板和元器件布局
固态调制器调节速度快，开关控制的电压电流大，寄生电感电容参数对系统影 响大。 当di/dt大于10kA/uS时，环路电感大于5-10nH,电路的性能将明显受到不良影 响。 PCB板和元件的布局在设计中至关重要。
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May 31, 2013
用ANSYS软件解决关键技术问题
脉冲变压器
用ANSYS PExprt设计脉冲变压器。
PExprt用于电力电子领域中用于电感、变压器等电磁元件的设计以及分 析，结合传统磁路法和现代有限元分析技术、通过计算确定电磁元件的铁芯材 料、形状、铁芯尺寸、气隙以及绕组策略等，以达到最佳的可靠性、性能、或 者用户指定的其它指标。
ANSYS固态调制器方案
利用ANSYS软件平台功能考虑的下一步优化方向：
用薄铜带或金属绝缘膜隔离围绕在初次级间，减小分布电容，减小初级和 次级的相互干扰。
（PEmag(包含于PExprt)中，屏蔽层用绕组定义，可以定义其材质等）
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背景介绍
应用领域
雷达发射
粒子加速器 工业辐照
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背景介绍
雷达发射
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背景介绍
粒子加速器
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ansys电源仿真powertree
ansys电源仿真powertree摘要：1.安ANSYS PowerTree模块的基本概念和用途2.ANSYS PowerTree模块的主要功能和特点3.如何创建和编辑PowerTree电路4.PowerTree电路的仿真和分析5.应用PowerTree模块的实例和技巧正文：一、ANSYS PowerTree模块的基本概念和用途ANSYS PowerTree模块是一款专业的电力系统设计和仿真工具，它可以帮助工程师快速构建、分析和优化电力系统电路。
PowerTree模块主要用于电源设计、电源完整性分析、电磁兼容性分析等领域，它可以有效地解决高速电路中的电源噪声、电压跌落等问题。
二、ANSYS PowerTree模块的主要功能和特点1.强大的电路创建和编辑功能：PowerTree模块提供了丰富的电路元件库，包括电源、负载、变压器、整流器、滤波器等，用户可以方便地创建和编辑电力系统电路。
2.完善的仿真分析功能：PowerTree模块支持多种仿真分析模式，如稳态分析、瞬态分析、热分析等，可以帮助用户全面了解电路的性能和可靠性。
3.智能的优化算法：PowerTree模块采用了先进的优化算法，可以自动寻找电路中的最佳设计参数，提高电源系统的性能。
4.易于使用的界面：PowerTree模块的界面直观、易用，用户可以快速上手并进行电路设计和分析。
三、如何创建和编辑PowerTree电路1.打开ANSYS PowerTree模块，选择“File”>“New”创建一个新的项目。
2.在项目管理器中，双击“Design”节点，进入电路设计界面。
3.使用工具栏中的元件库，拖拽所需的电路元件到工作区。
4.使用“Properties”对话框编辑元件的参数，如电压、电流、功率等。
5.连接电路元件，创建完整的电力系统电路。
6.在项目管理器中，选择“Simulation”节点，设置仿真参数和分析类型。
四、PowerTree电路的仿真和分析1.完成电路设计后，启动仿真分析。
基于ANSYS的军用移动电源空载电压仿真研究
基于ANSYS 的军用移动电源空载电压仿真研究杨静1,王维俊1,涂亚庆2,左永刚3(11后勤工程学院营房管理与环境工程系,重庆400016;21后勤工程学院后勤信息工程系,重庆400016;31后勤工程学院军事供油工程系,重庆400016) 摘要:详细说明了利用ANSYS 有限元分析软件分析军用移动电源的空载磁场,仿真其空载电压的理论基础和实现方法。
军用移动电源样机空载电压的仿真结果与实测空载电压十分接近,证明此仿真方法是正确有效的,能为设计人员优化设计参数、提高军用移动电源的供电质量提供理论依据和方法。
关键词:电气工程;军用移动电源;空载磁场;空载电压;ANSYS 软件 中图分类号:TM30114文献标志码:A 文章编号:100021093(2009)0720896204Simulation Study on No 2load Voltage of Military Portable G eneratorB ased on ANSYSYAN G Jing 1,WAN G Wei 2jun 1,TU Ya 2qing 2,ZUO Y ong 2gang 3(11Department of Barracks ’Management and Environment Engineering ,Logistics Engineering University ,Chongqing 400016,China ;21Department of Logistical Information Engineering ,Logistics Engineering University ,Chongqing 400016,China ;31Department of Military Petroleum Supply ,Logistics Engineering University ,Chongqing 400016,China )Abstract :The theory and method of analyzing the no 2load magnetic field of military portable generator and simulating its no 2load voltage based on ANSYS program were explained in detail.The no 2load voltage simulation result of a prototype of military portable generator resembles its tested result ,this proves the simulation method to be correct and effective.The simulation result can provide theoretical bases and method for engineers in optimizing the design parameters to improve the power supply quali 2ty of military portable generator.Key words :electric engineering ;military portable generator ;no 2load magnetic field ;no 2load voltage ;ANSYS program 收稿日期:2008-03-01作者简介:杨静(1973—),女,博士研究生。
ANSYS Maxwell助力电力变压器设计和仿真
ETK用于建立工作频率在100kHz范围内的铁氧体磁芯变压器和电感（但不包括50-50Hz 范围内的油浸变压器）
• ETK易用性?
Python有3个输入面板，所有参数可以在10吗？
在当前发布的ETK版本中，包含Philips和Ferroxcube各15种大类的磁芯形状。另外用户可 以手动修改一个特定Excel文件以加入更多的磁性形状和材料。
对于圆导线用户需要指定圆周分段数maxwelldesign求解设置模型所有的几何尺寸数据在maxwelldesign中都以参数化的形式指定几何尺寸可手动修改丌需要重新运行python脚本几何尺寸在maxwell中可以手动修改但如果要修改线圈层数或线圈匝数则必须重新运行脚本文件设计全参数化maxwell求解结果plots通过simplorer中的dynamiceddycurrent链接可以把求解结果以频变状态空间模型的形式输入到simplorer中用于电路仿真频变网表模型也可以通过networkdataexplorerndewindowclickexportbroadbandchoosepspicerenormalizeohmmaxwell求解结果matrixnetlistmaxwellsimplorermaxwell通过点击etk界面上的help按钮获得查看html格式的文件
• 通过点击ETK界面上的“Help” 按钮获得 • 查看html格式的文件: C:\Program
Files\AnsysEM\AnsysEM16.1\Win64\Maxwell\syslib\UserDefined Models \Lib\CoreUDM\Help\ElectronicTransformerKit_help.html • 在相同的文件位置查看PDF文件
基于ANSYS的电热系统仿真与优化
基于ANSYS的电热系统仿真与优化一、引言在电器、电子、汽车、机械工程等领域，电热系统被广泛应用。
电热系统的运行效率直接影响着系统的性能和寿命。
为了提高电热系统的效率和减少系统故障率，需要对电热系统进行仿真和优化。
本文将介绍基于ANSYS的电热系统仿真与优化的方法。
二、电热系统建模电热系统建模是电热系统仿真和优化的基础。
电热系统通常包括电源、电路、传感器、执行器和散热器等元件。
其中，电源为电路提供电能，传感器用于检测电热系统的工作状态，执行器根据检测结果采取相应的动作控制电热系统的工作，散热器则用于散热降温。
建立电热系统的模型，需要将电热系统中的各个元件进行建模和组装。
在建立模型时，需要考虑元件之间的相互作用和组装方式。
对于电路来说，需考虑电阻、电容、电感等元件对电路的影响。
对于散热器来说，则需考虑材料的导热性和热传递方式等。
三、电热系统仿真电热系统建模完成后，便可以进行电热系统仿真。
ANSYS是目前最为常用的工程仿真软件之一，其模拟功能强大，在电热系统仿真中有着广泛的应用。
在进行电热系统仿真时，需要设置电热系统的工作状态和仿真参数。
仿真参数包括电压、电流、温度等。
通过调整仿真参数，可以模拟电热系统在不同工况下的工作状态，比如在高温下的散热情况、在高电流下的电路功耗等。
在电热系统仿真时，需要注意选择合适的仿真工具和算法。
如果电热系统需要考虑非线性特性，就需要采用有限元分析方法进行仿真。
如果需要优化电热系统的散热效率，就需要采用流体动力学方法进行仿真。
四、电热系统优化在进行电热系统优化时，需要考虑电热系统的功率、效率和寿命等因素。
通过优化电热系统的结构和材料，可以提高电热系统的效率和降低故障率，延长电热系统的寿命。
电热系统优化的方法包括材料优化、结构优化和参数优化等。
在材料优化方面，可以通过选择导热性能好的材料或涂覆散热材料等方式提高电热系统的散热效率。
在结构优化方面，可以通过优化电路板的布局、增加风扇散热等方式提高电热系统的散热效率。
ansys电源仿真powertree
ansys电源仿真powertree
摘要：
I.简介
- 介绍ANSYS 电源仿真
- 介绍Powertree 工具
II.Powertree 的应用
- 电源树的建立
- 节点电压的计算
- 电源分析
III.Powertree 的步骤
- 创建电源树
- 添加节点
- 连接电源
- 运行仿真
IV.Powertree 的高级功能
- 自定义参数
- 结果可视化
- 输出结果
V.结论
- 总结Powertree 的功能和优点
- 提出可能的改进和应用方向
正文：
ANSYS 电源仿真是一款强大的电源分析工具，可以帮助工程师们快速地设计和优化电源系统。
在ANSYS 中，Powertree 是一个非常有用的工具，它可以帮助工程师们建立电源树，进行电源分析，优化电源系统。
Powertree 的应用非常广泛，可以用于电源系统的仿真、分析和优化。
在电源树的建立过程中，工程师们可以添加节点、连接电源，设置参数，进行仿真。
通过Powertree，工程师们可以快速地计算节点电压，分析电源系统的性能，优化电源系统的设计。
在使用Powertree 进行电源分析时，工程师们可以自定义参数，设置仿真条件，进行多种仿真分析。
此外，Powertree 还提供了丰富的可视化功能，可以帮助工程师们更好地理解仿真结果，输出结果，进行报告撰写。
总的来说，Powertree 是一个非常有用的工具，可以帮助工程师们快速地设计和优化电源系统。
基于ANSYS的DC DC电源模块热分析和热设计研究
摘要对于DC/DC电源模块，随着使用领域的不断扩大其工作环境日趋恶劣，要求IC芯片及功率元件有很高的可靠性，DC/DC电源模块热分析及热设计的研究是提高其可靠性的关键。
因此，DC/DC电源模块的热分析及热设计是十分必要的。
本论文利用有限元软件(ANSYS 11.0)对DC/DC电源模块进行了热分析，评估了该多芯片组件的热特性及各种封装参数对其热特性的影响，提出了改善多芯片组件散热特性及提高其可靠性的方法。
论文还利用ANSYS11.0对大功率多芯片组件进行了热分析，同时，提出了改善大功率多芯片组件散热特性的六种热设计措施。
本论文所做的主要工作如下：1、针对不同外界环境及不同封装参数下的DC/DC电源模块，利用有限元热模拟技术分析了它的三维温度场，和影响该DC/DC电源模块热特性的一些重要因素，这些因素包括封装底板底面的温度、粘接层的导热系数、基板材料的导热系数、封装底板的导热系数、芯片的功率密度、拓扑结构及外界环境等。
2、针对大功率DC/DC电源模块，利用有限元热模拟技术分析了DC/DC电源模块的温度场，通过循序渐进的方法，采用六种热设计措施进行改进。
这六种热设计的措施为改善大功率DC/DC电源模块的散热特性及提高其可靠性提供了参考。
这六种热设计措施包括：(1)改进基板材料及粘接材料；(2)采用其他底板材料；(3) 改进管壳散热结构；(4)采用导热系数好的填充物；(5)改变芯片的面积（6）优化拓扑结构。
并研究了大功率DC/DC电源模块使用中温度控制，这部分应用了有限元的热-流体耦合模拟技术。
3、通过对DC/DC电源模块的热分析及热设计，为DC/DC电源模块的工艺设计提供了可靠的热分析、热设计数据。
仿真结果表明，所进行的设计满足技术要求，其结果可以用于生产中。
关键词：多芯片组件，热分析，热设计，可靠性ABSTRACTThe thermal analysis and design of DC/DC modular circuit (DC/DC) are very important and indispensable because these are the key step to raise the reliability of DC/DC, which usually work in the circumstance of high temperature and high moisture. The thesis has made a thorough research of the thermal analysis and design of DC/DC with the help of the finite element software(ANSYS11.0) to evaluate nicely and quickly the thermal performance,which is deeply influenced by packaging parameters,and puts forward the methods to improve the radiating performance and reliability of DC/DC,Moreover,the thesis presents five projects that improve the radiating performance of large-power DC/DC on the basis of analyzing the thermal performance of large-power DC/DC using the software (ANSYS11.0). In general the main work of this thesis follow as:1.According to the DC/DC under the different outer circumstances & packaging parameters,taking good advantages of finite element thermal simulation technique,I have analyzed the 3-D temperature field of the DC/DC and the main influencing factors of thermal performance of DC/DC in this article,which involve the temperature on the ground boar of packaging,the conductivity factors of cementation layer,the material of base plate and the ground plate for packaging,topology of electrical circuit,schemethe power density of chip and the outer circumstances.2. According to high power DC/DC,taking advantage of the finite element thermal simulation technique,6 thermal design measures are taken to make better step by step. These 6 measures,which have provided good references for improving the reliability and radiating performance of large-power DC/DC,include:(1)the improving of placode material and splice material;(2) the improving of baseboard material;(3) the improving of structure of baseboard radiator;(4)the using of diathermancy filling;(5) the improving of chip area;（6）optimization topology of electrical circuit.At the same time Study temperature control of using high power DC/DC adopt the finite element simulation technique of thermal-fluid coupling.3. By way of thermal analysis and design of DC/DC,reliable analyzing & designing data have been provided for the DC/DC design. The practice shows that thedesign satisfied the technical demand and the result can be put into multi-produce. Key-words:DC/DC modular circuit,thermal analysis,thermal design,reliability目录1 绪论 (1)1.1电源模块技术及发展趋势 (1)1.2热分析和热设计的背景 (3)1.3 热可靠性的研究方法 (4)1.3.1 热分析方法概述 (5)1.3.2热分析及热设计研究现状 (6)1.4热可靠性与热设计 (8)1.4.1 温升的主要原因 (8)1.4.2 温度对可靠性的影响 (8)1.4.3 DC/DC电源模块可靠性 (9)1.4.4 DC/DC电源模块热设计的意义 (10)1.4.5 DC/DC电源模块热设计要求和原则 (11)1.5 本章小结 (11)2 应用软件与相关理论基础 (12)2.1 热传导的数学模型 (12)2.2 流动与传热控制方程数学模型 (13)2.3 有限元分析软件-ANSYS (14)2.3.1 ANSYS的组成 (15)2.3.2 ANSYS有限元分析的主要流程 (16)2.3.3 应用ANSYS软件做热分析的流程 (17)2.4 本章小结 (18)3 某电源模块及热分析 (19)3.1 某电源模块研究内容及目的 (19)3.2 某电源模块的结构模型 (19)3.3 某DC/DC电源模块热通路分析 (22)3.4 DC/DC电源模块有限元热模拟及结果分析 (22)3.4.1 某DC/DC电源模块热测量的边界条件及载荷 (22)3.4.2 某DC/DC电源模块有限元模型的建立 (23)3.4.3 DC/DC电源模块有限元模拟结果及分析 (24)3.5 DC/DC电源模块封装参数及外部环境对其温度场的影响 (27)3.5.1 基板材料导热系数对功率元件最高温度的影响 (27)3.5.2底板材料的导热系数对功率元件最高温度的影响 (27)3.5.3 粘接层材料的导热系数对功率元件最高温度的影响 (28)3.5.4 使用环境对功率元件温度的影响 (29)3.5.5 DC/DC电源模块拓扑结构对温度的影响 (29)3.5.6主要功率元器件粘接材料空洞对最高温度的影响 (30)3.6 本章小结 (30)4 大功率DC/DC电源模块热设计技术研究 (33)4.1大功率DC/DC电源模块 (33)4.2大功率DC/DC电源模块有限元热模拟的结果及分析 (34)4.3 大功率DC/DC电源模块热设计 (34)4.3.1措施一：改进大功率DC/DC电源模块基板材料及粘接材料 (34)4.3.2 措施二：大功率DC/DC电源模块采用其他材料底板 (35)4.3.3措施三：改进底板散热结构 (37)4.3.4 措施四：采用导热系数好的填充物 (37)4.3.5 措施五：改变芯片的面积 (39)4.3.6措施六：优化DC/DC电源拓扑结构 (40)4.4 大功率DC/DC电源模块使用中温度控制 (42)4.4.1 风冷方式 (42)4.4.2 水冷的方式 (44)4.5 大功率DC/DC电源模块热设计结果 (46)4.6 本章小结 (47)5 总结 (52)致谢 (53)参考文献 (54)1 绪论1.1电源模块技术及发展趋势电源模块广泛用于交换设备、接入设备、移动通讯、微波通讯以及光传输、路由器等通信领域和汽车电子、航空航天等。
ANSYS与ansoft电机仿真步骤
A N S O F T建模1、在ANSOFT软件中建立电机模型第一步、在ANSOFT绘制电机模型第二步、选择“Modeler”菜单下的“Export”项会出现下面的窗口选择保存为“step”格式的文件。
这时可以退出ANSOFT软件。
ANSYS仿真一、稳态温度仿真第一步创建稳态温度仿真模型第二步、添加材料及属性，属性主要为“导热系数”选择“Engineering data”→”Edit”开始添加材料第三步、添加完材料后，导入在ANSOFT下创建的电机模型，选择“Geometry”按下面选项选择选择ANSOFT下保存的“step”格式的电机模型第四步、导入模型后，给模型添加材料。
选择“Model”→”Edit”进入下面的窗口，按下面的步骤给电机的各个部分选择对应的材料。
第五步、添加完材料后，返回主窗口，更新修改后的工程文件如果没有问题，会变为第六步、添加热载荷首先添加自由度，在温度场分析中选择为温度，按下面窗口选择。
接下来，编辑温度，并选择应用区域，这儿定义整个模型的初始温度相同。
下面添加热载荷，按下面的窗口选择，这里选择“热生成率”。
编辑添加的热生成率数值，并选择应用区域，这儿选择所有的绕组。
添加完载荷后，更新一下工程文件，通过后，可以选择“Solve”进行求解。
如果求解成功后，左边的窗口会变成右边的窗口。
第七步、查看仿真结果。
按下面的窗口选择观察变量。
二、瞬态温度仿真第一步、建立瞬态温度分析模型第二步、添加材料及属性，方法与稳态时相同。
但材料的属性不同，这里需要添加材料的“密度”、“导热系数“、“比热容”。
“Toolbar”窗口如下。
按照各个选项添加数据。
除了添加载荷不同，接下来的步骤与稳态时相同。
设置仿真步数为多步。
按下窗口设置载荷数据，设置为“阶梯数据”。
ANSYS仿真技术驱动高性能电源产品研发
Import Icepak project.
Fitting process
Z th ( t ) T T Tref P P
Thermal network
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© 2014 ANSYS, Inc.
May 4, 2014
IGBT/MOSFET 开关和热特性分析： Simplorer
环境温度为25C 模块温度
May 4, 2014
变压器电磁场分析： Maxwell
非标磁性元器件：平面变压器 • Ferrite PQ Core • Primary turns = 4 • Secondary turns = 2 • Insulation layers between conductors • Fundamental Frequency = 100kHz
Normal mode interference test
5 © 2014 ANSYS, Inc. May 4, 2014
共模、差模滤波电路设计： Simplorer
Physical-based(1) Physical-based(2)
Non-ideal(1)
Non-ideal(2)
ideal
6
© 2014 ANSYS, Inc.
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电源系统 EMI/EMC 分析： HFSS
• 频率30MHz时的机箱内外场分布图 • 系统布局及机箱屏蔽效果分析 • 在机箱接口处的孔缝是电磁辐射泄露的 主要原因
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电磁部件精确设计： Maxanyuanban1_ff
ansys siwave仿真平台在开关电源pcb板中的应用
的发生在结构上体寸形状参数与电磁场频率达成了一致的关系，此情况下即可获得相应的谐
Ansys SIwave仿真平台在开关电源PCB板中的应用
第19卷第4期2019年12月南京师范大学学报(工程技术版)JOURNAL OF NANJING NORMAL UNIVERSITY(ENGINEERING AND TECHNOLOGY EDITION)Vol.19No.4Dec,2019 收稿日期:2019-09-10.通讯联系人:曹弋,副教授,研究方向:控制理论、计算机控制.E⁃mail:caoyi@ doi:10.3969/j.issn.1672-1292.2019.04.014Ansys SIwave 仿真平台在开关电源PCB 板中的应用周 敏1,白婉宁2,曹 弋2(1.南京师范大学中北学院,江苏镇江212300)(2.南京师范大学电气与自动化工程学院,江苏南京210023)[摘要] 在电子产品的设计和制作中,为了提高效率,降低成本,通过对电子器件的仿真进行电磁特性预估的过程越来越重要.介绍了Ansys SIwave 仿真平台及其对信号完整性仿真的基本原理,分析了开关电源PCB 板谐振产生的机理,并结合SI 仿真软件进行谐振预估;最后以某型开关电源PCB 板为例,详细分析了仿真过程,得出其易发谐振的频点和谐振最严重区域.[关键词] Ansys Siwave,PCB 板,谐振,开关电源[中图分类号]TN710 [文献标志码]A [文章编号]1672-1292(2019)04-0081-05Application of Ansys SIwave Simulation Platform in Switching Power SupplyZhou Min 1,Bai Wanning 2,Cao Yi 2(1.Zhongbei College,Nanjing Normal University,Zhenjiang 212300,China)(2.School of Electrical and Automation Engineering,Nanjing Normal University,Nanjing 210023,China)Abstract :In the design and manufacture of electronic products,in order to improve efficiency and reduce costs,it is more and more important to estimate the electromagnetic characteristics of electronic devices by simulation.This paper intro⁃duces the Ansys SIwave simulation platform and its basic principle for signal integrity simulation,analyzes the mechanism of resonance generation of PCB board of switching power supply,and performs the resonance prediction in conjunction with SI simulation.Finally,taking PCB board of a certain switching power supply as an example,the simulation process is analyzed in detail,and the frequency and the most serious resonance region are obtained.Key words :Ansys Siwave,PCB board,resonance switching,power supply 电能是当前最高效的能源.在电力电子技术的高速发展下,电能的使用情况有了较大改变,人类进入了一个全新的电气时代.电子器件工作频率日渐增高,功能需求越来越智能化,模型趋于微小化,电路半层之间越来越紧密[1],产生的电磁兼容问题日益突出,例如设备间及设备内的电磁干扰、供电电源不完整和信号断续等问题.为了节约成本、提高效率、提高电子产品工作的可靠性,研究PCB 板电磁兼容问题尤为重要[2-4].1 谐振机理研究1.1 PCB 板谐振机理分析系统在信号传递过程中,若可保证信号的时频特性不遭破坏,就说明该系统具有较优的信号完整能力,保证了信号在传输前后的连续性及较优的功能特性,即电路中的信号能在时序、幅度及相位等方面做出非常正确的响应.本文使用的Ansys SIwave 仿真软件可在不同需求下对PCB 板级信号问题进行分析.在PCB 设计完成后进行一系列的板级仿真,从中考虑电气特性、机械特性、电磁兼容及耐热等多种性能,分析SI 影响因素及彼此间的相互作用,对系统进行分析和验证.通过对完整的PCB 板和布线实施仿真,来验证PCB 特有的谐振频率特性.此外,也可利用SIwave 提取PCB 关键信号的走线,并根据所提取的参数来评估信号线对信号的影响,从而判断辨别器件间互联的好坏.SI 主要进行的是时域仿真,时域的分析有明确的指标,可对系统好坏进行验证.准确设计参数,能保证PCB 板级仿真结果有实际意义和价值.—18—All Rights Reserved.南京师范大学学报(工程技术版)第19卷第4期(2019年)PCB 谐振原理与机械谐振有关.对于多层的PCB 板而言,一部分属于传递信号的能量在电源和地之间存在着,这部分能量在这两者间不断进行反射运动,而所谓的谐振效应就是PCB 固有频率与信号频率十分接近时,由反射振荡加强导致的反应.一般就PCB 板而言,顶部和底部的金属面共同构成电壁,必然限制电磁场沿Z 轴的传播,也即将边界看成一个理想的电边界;又由于金属制平面对有效介电常数会产生较大的影响,将在该平面边缘构成一种磁壁,必然限制电磁场沿XY 轴的传播,所以可视为理想的磁边界.研究发现,沿Z 轴方向几乎不会发生谐振问题,忽略Z 方向变化就使得问题变得简单明了.谐振现象的发生在结构上体现在平面尺寸形状参数与电磁场频率达成了一致的关系,此情况下即可获得相应的谐振模式及与之相匹的谐振频率[5].利用二阶微分矢量波动方程可获得精确的XY 方向场分布为:∇×∇×E -K 20[εr ]E =0,(1)从而得到d 2d x 2+d 2d y 2 E (x ,y )+k 2E (x ,y )=0.(2)式中,K 0=μω2;[εr ]为对角形相对介电常数张量;E (x ,y )为电场的分布函数;K 为待定系数.因此,PCB的谐振情况只与其本身的构造相关,与电路的元器件分布无关.系数K 的多变选择会导致谐振频率及谐振模态的多变组合.在谐振频率点周围,共振现象的发生将会导致已有PCB 设计遭破坏;较大的谐振现象会导致电源波动较大,同时负载电流变化加快,导致电源跌落,电源噪声的产生也与其有密切的关系.1.2 简单结构的谐振分析针对较为简单的结构,利用矢量波动方程来获取电磁场的解析解.设矩形的长度为a ,宽度为b ,二阶微分矢量波动方程(2)的解为:E (x ,y )=E 0cos(k x ×x )cos(k y ×y ),(3)式中,k x 与k y 为待定系数,满足条件:k x =m ×πa,k y =n ×πb .根据微波理论,引起谐振的频率应满足条件:f mn =c K 2x +K 2y 2π(4)式中,m ,n ∈N ;c 为常数,是与材质相关的传播速度.图1 PCB 导入流程图Fig.1 PCB import flow chart1.3 复杂结构的谐振分析复杂结构的矢量波动方程无法求解,须采用有限元数值计算方法来获取数值解.谐振产生的机理是传递信号在两个平面间连续不断的反射运动,因此,只有在两个平面间才会有谐振的产生.电源和地是PCB 板谐振的多发地带,信号源电压和参考端电压浮动不定等一系列的谐振问题也是基于此,甚至有时会影响到设备的正常运行.SIwave 的数学理论依据就是有限元法,可直接对复杂的PCB 板结构进行仿真,从而获取PCB 多种谐振特性、比较完善的传输线模型、直流压降、近场和远场辐射以及供电阻抗等特性.2 基于ANSYS SIwave 的仿真及分析2.1 ANSYS SIwave 工具及仿真过程ANSYS SIwave 是一个非常专业化的仿真平台,能够进行IC封装和PCB 的电源完整性、信号完整性和EMI 分析等[6-11].本文主要以某型开关电源PCB 板为例,对其进行谐振分析.PCB 导入流程如图1所示:(1)打开SIwave17.2软件进入界面;—28—All Rights Reserved.周敏,等:Ansys SIwave仿真平台在开关电源PCB板中的应用(2)点击Import the.ANF(Ansoft Neutral File)file导入VK-P2_240W_1_S.anf文件;(3)Anf文件选定导入后,导入配置,如图2(a)所示;(4)点击Import the.CMP(AnsoftComponent File),导入VK-P2_240W_1_S.cmp文件,导入后进行层叠验证,如图2(b)所示;(5)层叠验证完成后进行焊盘验证,如图2(c)所示;(6)焊盘验证完成后进行电路参数验证和重新分配,如图2(d)所示.图2PCB导入步骤图Fig.2PCB import steps导入工作完成,可得电路如图3所示.设置模拟选择,多重处理为4核,使用HPC许可.然后设置共振模式模拟参数,根据辐射标注设置最小频率为30MHz,最大频率为1GHz,计算模式设置为5,点击Launch进行仿真,可获得如图4所示的参数数据.图3导入SIwave的PCBFig.3Importing the SIwave PCB图4共振模式模拟参数数据Fig.4Resonance mode simulation parameter data 由图4可知该PCB在30MHz到1GHz内共有5个谐振频率点,分别为40.7MHz、44.6MHz、60.7 MHz、65.4MHz和77.8MHz,上述频点易发生谐振.2.2仿真结果对比及分析通过Ansys SIwave可获得各板层间的谐振模式电压对比,通过PCB上的电压颜色分布找出PCB上谐振最强的区域.—38—All Rights Reserved.南京师范大学学报(工程技术版)第19卷第4期(2019年)本PCB 的各板层间的电压差对比如图5~图10所示.图5 层1~2谐振比较Fig.5 Layer 1-2resonance comparison 图6 层1~3谐振比较Fig.6 Layer 1-3resonance comparison图8 层2~3谐振比较Fig.8 Layer 2-3resonance comparison图7 层1~4谐振比较Fig.7 Layer 1-4resonance comparison 图9 层2~4谐振比较Fig.9 Layer 2-4resonance comparison 图10 层3~4谐振比较Fig.10 Layer 3-4resonance comparison左侧为电场强度大小划分,由下到上,颜色越红越深,电场强度越大.经过上述6幅板层间的电压对比可知,谐振最严重的区域为图11中的红色区域,其中包括主要4个电容.经仿真分析可知,在PCB 布线及敏感器件排布时,需避开谐振最严重区域.图11 谐振最严重处细节图Fig.11 Details of the most severe resonance—48—All Rights Reserved.周敏,等:Ansys SIwave仿真平台在开关电源PCB板中的应用3结语本文介绍了Ansys SIwave仿真平台,包括该软件的求解方式及信号完整性仿真的基本原理;分析了PCB板间谐振产生原理,表明板级谐振对信号完整性的影响巨大,突出对信号完整性仿真预估的必要性;以某型开关电源的PCB板为例,详细分析其谐振仿真的过程,通过仿真,找出PCB在30MHz到1GHz内共有5个谐振频率点,分别为40.7MHz、44.6MHz、60.7MHz、65.4MHz和77.8MHz,这些频点易发生谐振;板级谐振电压对比,可看出谐振最突出的位置.谐振仿真可为PCB设计提供理论依据,对于关键型芯片需放置在谐振区域外,传输线亦是如此,完成PCB设计后也可用于探寻谐振较强区域以便及时修改.[参考文献](References)[1]闫静纯,李涛,苏浩航.高速高密度PCB电源完整性分析[J].电子器件,2012,35(3):296-299.YAN J C,LI T,SU H H.Power integrity analysis of high⁃speed and high⁃density PCB[J].Chinese journal of electrondevices,2012,35(3):296-299.(in Chinese)[2]王芳.PCB电磁兼容设计原则及其实例分析[J].印制电路信息,2010(6):28-31.WANG F.EMC design rules and application of printed circuit board[J].Printed circuit information,2010(6):28-31.(in Chinese)[3]岳春华,尹征琦.高速PCB电磁兼容的研究[J].电子质量,2007(8):92-94.YUE C H,YI Z Q.Research on EMC of high⁃speed PCB[J].Electronics quality,2007(8):92-94.(in Chinese)[4]吴昕,钱照明,庞敏熙.开关电源印刷电路板电磁兼容问题的研究[J].电子与信息学报,2001,23(2):181-186.WU X,QIAN Z M,PANG M X.Study in electromagnetic compatibility on printed circult board of switching power supply[J].Journal of electronics and information technology,2001,23(2):181-186.(in Chinese)[5]刘笑宇,刘崇俊,郑松林,等.发动机电子控制器谐振问题仿真分析与优化[J].工业控制计算机,2016,29(11):149-150.LIU X Y,LIU C J,ZHENG S L,et al.Simulation and optimization of resonance problem on ECU[J].Industrial controlcomputer,2016,29(11):149-150.(in Chinese)[6]房丽丽.ANSYS信号完整性分析与仿真实例[M].北京:中国水利水电出版社,2013.FANG L L.ANSYS signal integrity analysis and simulation example[M].Beijing:China Water&Power Press,2013.All Rights Reserved.(in Chinese)[7]李学平,李玉山.基于Ansofl仿真分析的SSN解决方案探讨[J].微型机与应用,2011,30(4):68-70.LI X P,LI Y S.Research of SSN solutions based on Ansoft simulation analysis[J].Microcomputer&its applications,2011,30(4):68-70.(in Chinese)[8]刘肃,阎胜刚,王永.基于SIwave与ADS的高频仿真[J].电子器件,2013,36(6):894-898.LIU S,YAN S G,WANG Y.High frequency simulation based on Siwave and ADS[J].Chinese journal of electron devices,2013,36(6):894-898.(in Chinese)[9]CHENG Y Q,ZHU M,GE W.Signal integrity simulation design of image processor PCB combined with electromagnetic compati⁃bility analyses based on altium designer6(EI CONFERENCE)[C]//Changchun institute of optics,fine mechanics and physics,Chinese academy of sciences.Changchun,2009:745-749.[10]CANIGGIA S,MARADEI F.Signal Integrity and Radiated Emission of High⁃Speed Digital Systems[M].New Jersey,USA:John Wiley&Sons,2008.[11]OMID M,KAMI Y,HAYAKAWA M.Field coupling to nonuniform and uniform transmission lines[J].IEEE transactions onelectromagnetic compatibility,1997,39(3):201-211.[责任编辑:严海琳]—58—。
ANSYS Slwave在电源仿真中的应用实例
ANSYS Slwave在电源仿真中的应用实例边祺【期刊名称】《自动化与仪表》【年(卷),期】2017(032)010【摘要】在电子产品的硬件设计过程中,为降低设计成本,缩短设计时间,电源完整性和信号完整性越来越多地应用于设计过程中;通过电源完整性的分析,可以更加有效地改进电源,保证产品电源通路的稳定和可靠,并且为分析信号完整性提供良好的基础.该文使用ANSYS Slwave软件对实际产品进行分析,准确地找到了产品的问题,缩短了验证时间.通过此例,在以后的产品设计中,加入电源完整性和信号完整性的流程,可以帮助研发人员提高一次设计成功的成功率.%In modem electronical design,for reducing design cost and saving design time,more and more circuit's design applicated power integrity and signal integrity tools.By analyzing the circuit power integrity,it can improve circuit power supply design level.Making sure power supply circuit stability and reliability,it also provides the basis for signal integrity.The document descripted ANSYS Slwave power integrity application.The circuit's issue was found accurately by this tool which saved testing and verification time.By this application,we should add power integrity and signal integrity in circuit design flow for future productions.It can succeed that makes circuit design only one time by this flow.【总页数】4页(P54-56,76)【作者】边祺【作者单位】天津通信广播集团数字试验室,天津300140【正文语种】中文【中图分类】TN41【相关文献】1.MATLAB在控制系统仿真中的应用实例 [J], 汪涛2.ANSYS WORKBENCH在工程仿真中的应用 [J], 周折;3.ANSYS WORKBENCH在工程仿真中的应用 [J], 周折4.开关电源模块讲座第4讲开关电源模块应用实例 [J], 庚雷5.Ansys-Workbench软件在电机绝缘骨架变形仿真中的应用 [J],因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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用ANSYS软件解决关键技术问题
PCB板和元器件布局
ANSYS Q3D Extractor输入MCAD和ECAD几何模型，如PCB布局和元件布局， 并从关键器件上提取电气寄生参数，如环路电感、电容。可以在ANSYS Simplorer或者 Ansoft Designer中利用这些寄生参数来研究其对电路性能的影 响。从而优化电路设计，改善PCB布局和元件布局等。
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背景介绍
工业辐照
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背景介绍
目前在国内的高能粒子加速及雷达发射领域，大多采用工频率高 压电源及“闸流管/PFN/脉冲变压器”组成的线型调制器方案，技术相 对落后。
固态调制器技术是随着电力电子技术的发展及功率开关器件高速 度大功率背景下发展的新技术，与线型调制器相比，有以下优点：
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用ANSYS软件解决关键技术问题
基于前述的关键技术问题，开发固态调制器最理想的方法是有利 用性能优异的软件仿真平台，在制作物理模型前，通过仿真分析最大 限度地真实地反映物理模型的各种物理特性，通过全方位分析虚拟模 型，优化模型性能，节约开发时间和成本。
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对脉冲变压器原副边的终端阻抗建模，提高模型精度
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ANSYS固态调制器方案
利用ANSYS软件平台功能考虑的下一步优化方向：
利用Q3D进一步提取PCB寄生参数，包括背板、驱动开关板、接地线和端口连接 利用Q3D进一步提取高压电路的寄生参数，包括RC网络和阴极引线环路 提高磁控管等效模型精度：采用“反向偏置二极管负载模型”或“压敏电阻模型” 吸收电路二极管采用Spice模型 储能电容采用等效电路 ………………………………
ANSYS固态调制器方案
基于磁控管的发射器
发射器是气象雷达的关键部件 主要的部件是固态调制器和磁控管 脉冲变压器使调制器和磁控管匹配
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ANSYS固态调制器方案
磁控管简介
磁控管：高功率的脉冲射频振荡器（rf-oscillator) Rf输出功率：100kW 最大占空比：0.001 脉冲宽度：0.3us-3.3us 运行频率范围：8480-9620Mhz (X-band) 最大电压：18KV 用Simplorer搭建的等效电路模型：
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应用领域 雷达发射 粒子加速器 工业辐照
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雷达发射
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粒子加速器
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关键技术问题
用ANSYS软件解决关键技术问题
ANSYS固态调制器方案
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ANSYS固态调制器方案
ANSYS固态调制器方案用于气象雷达发射器中
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ANSYS固态调制器方案
仿真结果和测试结果对比
基本吻合的指标：
-输出波形上升下降时间； -输出波形幅值
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可以看出一些普通仿真软件 看不到的影响：
-寄生参数引起的振荡 -铁芯饱和效应
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关键技术问题
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ANSYS固态调制器方案
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关键技术问题
输出波形质量要求高
输出波形接近矩形，尽量小的上升下降时间 脉冲幅值恒定，尽量小的脉冲电压顶降 脉冲宽度、频率可调
所以， 对系统级测试须满足以下要求： 科学的测试方案和策略 丰富和精度足够高的测试仪器 丰富的测试经验 …………
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关键技术问题
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ANSYS固态调制器方案
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总结
利用ANSYS软件平台 Simplorer+PExprt+Q3D Extractor搭 建固态调制器仿真和设计平台，使用户能精确设计和仿真 包括固态快关模型、脉冲变压器模型、电路和元件寄生参 数模型等的系统，帮助用户节约设计时间和成本，全方位 分析和优化系统性能，将帮助设计生产出性能稳定优异的 固态调节器系统。
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脉冲变压器
PExprt的双2D 有限元分析法对设计的变压器参数分析结果：
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用ANSYS软件解决关键技术问题
系统级测试、验证和优化
在ANSYS软件平台上，对接近真实物理模型的虚拟模型进行测试和验证， 具有很大的灵活性，仿真软件强大的求解能力和后处理能力，可以代替某些仪 器。 观察PCB和元件寄生参数对系统性能的影响，反过来优化PCB和元器件布
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ANSYS固态调制器方案
对元件和PCB建模
脉冲变压器Pemag(包含在PExprt中）模型
半导体器件Spice 模型
磁控管等效模型
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寄生参数Q3D提取的模型
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Simplorer+PExprt+Q3D 搭建的系统模型
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输出波形质量要求高
ANSYS PExprt设计脉冲变压器， ANSYS Q3D抽取PCB和元器件的寄生参数，如环路电感等， ANSYS Simplorer结合PExprt、 Q3D生成的模型搭建固态调制器仿真模型， 根据设计需求灵活设置驱动脉冲的宽度和频率，全面考察输出波形。
关键技术问题
系统级测试、验证和优化
系统级测试 可以确保固态调制器性能，节约设计成本和时间： 大功率MOSFET、IGBT对过电压和过电流噪声敏感 ，驱动电路和吸收电路设
计不科学易造成损坏； 牵涉问题范围广，如大电流和高电压的快速开关造成的EMI/EMC问题、驱动
电路设计问题、PCB布局问题、脉冲变压器特性问题，如果器件损坏或性能 不满足要求，定位问题难度高； 固态开关器件和变压器的设计必须留有足够裕量。
参数 最大峰值电压(V)
MOSFET 1200
一峰值些额的定脉大冲功电流率(AM) OSFET和1I0G0 BT参数表：
降额峰值功率（kW/单个器件） >80
开关速度-ON、OFF（nS）
<20
控制脉冲宽度
20ns-DC
控制脉冲功率（uJ/脉冲）
<5
IGBT 3300 3000 >7000 <200 600ns-DC <30
。
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关键技术问题
脉冲变压器
副边电压高 原副边匝比高 低漏感 低耦合电容 高带宽 环形（漏感小） 磁芯要求适合脉冲工作： （磁感应强度高、磁导率高
温度及频率特性好）
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脉冲变压器
用ANSYS PExprt设计脉冲变压器。 PExprt用于电力电子领域中用于电感、变压器等电磁元件的设计以及分 析，结合传统磁路法和现代有限元分析技术、通过计算确定电磁元件的铁芯材 料、形状、铁芯尺寸、气隙以及绕组策略等，以达到最佳的可靠性、性能、或 者用户指定的其它指标。
波形可调 上升下降速度快 功率密度高 输入电压低 开关寿命长
某一高性能固态调制器指标要求，传统技术难以达到
参数 输出电压 电压上升/下降时间 平顶脉冲宽度 突速率
要求
20KV <=10ns 20ns-200ns连续可调 4脉冲@1.6MHz (脉冲间隔 ~600ns)
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ANSYS软件用于大功率脉冲电源仿真设计
ANSYS 中国
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内容提要
背景介绍
关键技术问题
ANSYS软件解决关键技术问题
ANSYS优软件实际方案
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背景介绍
大功率脉冲电源（又名固态调制器）基本原理
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