DCDC功率变换器软开关技术及Pspice仿真.

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基于PSpice的开关电源设计与仿真_

基于PSpice的开关电源设计与仿真_

基于PSpice的开关电源设计与仿真_开关电源是一种高效率的电源系统,能将输入电压转换为稳定的输出电压。

它由不同的电子元件和模块组成,如开关管、反馈控制电路、滤波电容等。

为了确保开关电源的性能,设计和仿真是非常重要的步骤。

在本文中,我们将介绍如何使用PSpice进行开关电源的设计和仿真。

首先,我们需要了解开关电源的基本原理和要求。

开关电源通常由一个开关管和一个输出滤波电容组成。

通过周期性地开关开关管,可以实现输入电压的转换。

为了达到稳定的输出电压,需要反馈控制电路来监测输出电压,并根据需要调节开关管的开关频率和占空比。

在设计开关电源之前,需要确定以下参数:1.输入电压范围:开关电源能够接受的输入电压范围。

2.输出电压:需要得到的稳定输出电压。

3.输出电流:需要保持的输出电流水平。

4.开关频率:开关管的开关频率。

5.开关管和输出滤波电容的评估:选择适合的开关管和输出滤波电容。

6.反馈控制电路:确定适当的反馈控制电路。

接下来,我们将使用PSpice进行开关电源的设计和仿真。

2.设计反馈控制电路并将其与开关电源原理图连接。

可以选择使用比较器、反馈电阻等。

3.设置合适的仿真参数,例如输入电压范围、输出电压、输出电流等。

4.运行仿真,观察开关电源的性能。

可以检查输出电压是否稳定,开关管和滤波电容的工作状态等。

在仿真过程中,您可以通过修改参数和测试不同的设计选择,以获得最佳的开关电源性能。

还可以进行波形分析和参数优化,以确保开关电源在各种工作条件下都能正常工作。

总结起来,基于PSpice的开关电源设计和仿真是一项重要任务。

通过使用PSpice软件,我们可以在设计和测试阶段进行快速和准确的电路仿真。

这有助于我们更好地理解和优化开关电源的性能,并确保其在实际应用中能够稳定工作。

一种无辅助开关的DC-DC变换器软开关建模与仿真

一种无辅助开关的DC-DC变换器软开关建模与仿真

Abstract:In order tO achieve soft switching of IX;-IX;converters,additional auxiliary switches are usually needed.If the circulating current is generated and maintained in the auxiliary circuit,the I)C-DC converter topology can realize the soft switching condition of the switch at a fixed frequency.Based on this soft~switching method,a buck mode of IX?-DC con~ verter without auxiliary switch was deduced,and the switching state and working waveform were analyzed in detail.Final~ 1Y,pspice was used to simulate the converter. The simulation results showed that the converter can realize zero voltage switching (ZVS)iI"1 Buck mode,thus verifying the correctness of the theoreticaI analysis.
1 拓 扑结构 分析
半桥 双 向 DC-DC变换器 的电路 拓扑 如 图 1所 示 。 图 1中有三 个 辅 助 元 件 :一 个 谐 振 电 感 Lr,两 个 辅助 电容 C 和 C 。其 他 的主要 元器 件包 括 :

大功率下特殊直流变换器的软开关仿真研究

大功率下特殊直流变换器的软开关仿真研究
开关仿寅研 穷
贵 州交通职业技术学院机电工程 系 朱 念
[ 摘 要] 现如今 , 高电压 输入的 DC— DC直流 变换 器在 开关 电源中得 到越 来越广泛 的应 用 , 要求其输入 的高电压与输 出的 高精度 。
本文研 究了一种基 于交错并联双管正激 变换 器的零 电压转换 ( z v T ) 软 开关技 术 , 并应用于总电路 中实现开关管的软 开关。最后 . 应 用 MA T L A B仿真软件 对零 电压转换 的交错 并联 双管正激 变换 器进 行 了仿真 实验 , 在 仿真 中不断优化 电路 参数 , 并对仿真 结果进 行 了分析。 [ 关键词] 交错并联 零 电压转换 软 开关技术
3 . 大功率交错并联双管正激变换器零 电压转换 电路 的仿真分析 电能是 当今社会最重要 的 、 最便利 的 、 最清洁 的, 也是适用范 围最 3 . 1 主要技术指标 广 的能 源形式 。电能转 换则是电能被合 理利用 的前提 , 是用好 电的必 输 人 电压 : U i n = 4 1 0 V 一 6 1 5 V ; 输 出电 压 : U o = 1 8 0 V ; 输 出功 率 : P 由之路 。D C — D C变换 器是电能变换 的核心 装置 , 电力电子领域 的发展 3 3 0 0 W; 输出 电流 : I o = 1 8 . 3 A; 开关频 率: f s = 5 0 K H z ; 效率: >9 0 %; 保 也 为提 高 D E — D E 变换器 的性能提 高做 出了贡献。提高变 换器 的工作 功 能 : 输入 电压过压保护 , 输入电压欠压保护 , 输入电流过 流保护 。 频率成 为提高 D C — D c 变换器性 能最直接的方法 。但是频率越高 , 开关 3 . 2 仿 真电路 图及仿真图形分析( 如图 2 所示 ) 损耗就会越多 , 相对 的变换效率就会 随之 降低 , 而软开关 技术的引入可 以有效地降低开关损耗 。 一 2 . 交错并联双管正激变换器原理 分析 在几 种常用隔离式 变换器拓扑结构 中 , 双管正 激变换器开关 电压 应力 低 , 能 够从结 构上彻底 消除桥 臂直通 的危险 , 提高变换 器 的可靠 , 性, 而可靠性是所 有电力 电子装 置的生命线 。因此双管正激变换 器具 有其它变换器所无法 比拟的优点 , 成为 目前应用最多的拓扑之一 。 为 了有效降低变 压器副边输 出二极 管 电压应 力 , 本文采用交 错并 联 双管正 激组合 变换 器。该 组合变换器由两组双管正激变换器在输入 端交错并 联 、 输 出端并联 构成。两个并联单元 以相 位相差 1 8 0 。 互 补方 式 工作 , 其 输出电压脉动频率是实际开关管工作频率的两倍 , 尤其适用 图2 仿真 电路图 于大电流输 出场 合。在输 出电流一定的情况下 , 副边整流峰值 电压减 小一般 , 续流 时间短 , 容易实现变换器的电流连续工作模式 。 交 错并联拓 扑可以减小流人输 出滤波 电容 的电流 , 从 而减 小输 出 ¨ /一 I /,一 l : /, , l 电压纹 波及噪声 , 因而可以减小输出滤波 电感与滤波电容的大小 , 提高 T / l / , / 其动态负载性 能 , 具有抑制输出电流纹波 、 降低输 出滤波器容量和扩大 系统功率输出的显著优点。两路双管正激变换器进行交错连接有两种 方法 : 一种是两个双管正激变换器并联在输出 电容两端 , 两个双管正激 厂 \ 、 、 √/ 厂 、 \ 一 / , \ 变换器用各 自的滤波 电感 ; 另一种是两个 双管正激变换器 并联在续流 f / 二极管两端 , 两个 双管正激 变换器共用一个滤波 电感 。 / / ^ ~ / 输 出续流二极管侧并联的组合电路 , 滤波 电感纹波较小 , 输 出电容 电压纹波较小 , 输 出电压纹波较小 , 且使用 的元器件较少 。因此本论文 选用输出续流二极管侧并联 的交错并联变换器 电路 。 交错并联双管正激变换 器的零 电压转换分析 : 图3 开关管的零电压转换波形 在双管正 激变换器 的原 边有两个开关 管 , 这两个开关 管在工作 中 由图 3 可知 , 在软启动 的作用下 , 输出 电压缓 慢上升 , 没有过 冲 同 时开通 、 同时关 断。在开通 的时候 , 两管 同时流过 副边滤 波电感 电 出现 。输 出电压纹 波小 于0 . 5 V, 达 到要求 , 很好 的实现了大功率下直 流, 从副边 折算到 原边 的折 算值加 上变压器 的激磁 电流 ; 当开关关 断 变换 器的零 电压启动 。 时, 两 个特性一致 的开关管共 同承受 输入电压 。根 据开关管 的这个 工 4 . 结 论 作特点 , 如果设计 电压型软 开关 , 只需要在两 开关的串联 回路中加入一 在 中功率场合 下双管正激 变换器具 有电压应力低且可靠性高等 个 与输 入电压相等 的电压源或等效 电压源与其相抵 消 , 就可 以使 两个 点。交错并联 双管正激变换器 在保 留其优点 的同时 , 克服 了副边 电 开关管 同时实现零 电压 开通或零 电压关 断 ; 同理, 如果设计 电流型软开 应 力高 、 电压 和电流脉动大及 变压器磁芯利用率低 等缺点 。在续 流 关, 只需要用 一条 支路将两 开关 串联 支路中的电流移走 , 就能使两开关 极管侧并联 的组合变换器能 够增加变换器 的等效 占空 比, 提 高等效 管 同时 实现零 电流开通或关 断。零 电压转换实质上也属于零开关转换 率 , 减小输 出电流脉动 , 降低 副边续流二极管 的电压应力 , 减 小滤波 器, 只不过谐振 网络与主开关是并联的 , 从 而改善了零开关条件 。 的体积 , 而且电路简单 , 能够 自动均流。为了改善双管正激组合变换 由于双管 正激变换器 中两个 开关 管 ( 如S 和S ) 为串联方式 , 控 的开关环境 , 本文对 双管 正激变组合换器 的零 电压转换( z V T ) 电路进 制 两个 开关管 支路上的电压就能控制两个开关管的电压。根据这个原 了仿真 , 该电路只采用一套辅助 电路 , 同时实现组合变换器 中两个双 理 我们提 出了如图 l 的交错并联 双管正激 变换 器的零 电压转换 电路。 正激变换器的主开关零电压开通和关断 , 辅助开关零 电流开关 , 但是 本 电路 由两个谐 振开关 管 s 和 s 两个 去耦合 二极管 D。 和 D。 以及 助开关为容性开通 , 该辅助电路中没有谐振 电感 。 谐 振电容 C 组成 。因为变压器 中的漏感 和激 磁电感可作为谐振 电感 , 因此电路中没有 另外 加入谐振 电感 。 参考文献 [ 1 ] 李宇B u c k b o o s t 变换 器的研 究[ 硕 士学位论文 ] . 南京 : 南京舷 航 天大学, 2 0 0 6 年: 1 — 2 , 2 6 — 2 7 .

基于Pspice的ZVSPWMDC/DC变换器仿真研究

基于Pspice的ZVSPWMDC/DC变换器仿真研究

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f b ) 主 要 波 形

图 1 变 换 器 主 电路 及 相 关 波 形
1 移 相控 制 Z V S P WM D C / D C 全 桥 变 换 器 工


Q … Q :
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热 点 。移 相 全 桥 P W M 变换 技 术 是 一 种 Z Vs ( Z C S ) 一P WM 变换 。Z VS P WM I X ; / I X; 全 桥 变换 器 巧 妙 利 用 电路 中寄 生 元件 , 实 现 了开关 管 的零 电 压 开 关 , 拓 扑结构简 洁 , 同 时 又 实 现 了恒 定 频 率 控制 。Z VS P WM DC / I X; 全桥 变 换 器 减 小 了开 关 管 的 开关 损 耗 和 电 磁 干 扰 , 提 高 了 开关 电 源 的频 率 及功率 , 被 广 泛应 用 在 大 中功率 场 合 ] 。
摘 要 : 分 析 了移 相 Z V S P WM D C / D C全 桥 变换 器 , 并 与 以往 的 全 桥 P W M 变换 器 进 行 区 分 ; Z V S P WM D C / D C全
桥 变换 器 的 4个 开 关 管是 零 电 压 开 关 , 减 小 了开 关损 耗 , 提 高了开 关频率 ; 在 P s p i c e软 件 中 对 Z VS P W M D C / DC全 桥 变换 器主 电路 进 行 了仿 真 。仿 真 结 果表 明 , 移相 Z VS P W M D C / D C全 桥 变换 器 实现 了零 电 压 开 关 , 为全桥 P W M

双管正激软开关变换器的仿真研究

双管正激软开关变换器的仿真研究

摘要开关电源是一种弱电和强电相结合的复杂电力电子装置,对于软开关电源,在一个工作周期内有多种工作模式,器件工作状态的影响因素很多,因而对设计手段提出了更高的要求。

而采用计算机仿真的方法研究开关电源的直流变换部分,可以对不同的设计方案进行快速的性能预测和比较,发现问题并及时改进。

本论文讨论了一种新型双管正激软开关DC/DC变换器的电路拓扑。

主功率器件采用IGBT元件,由功率二极管、电感、电容组成的谐振网络改善IGBT的开关条件,克服了传统开关在开通和闭合过程中产生功率损耗的缺点,减小了输出电压纹波,提高了电路效率。

论文中详细分析了电路工作原理,在不使用辅助开关管的情况下,实现了主功率开关管的软开通或关断。

依据设计原理建立了电路的仿真模型,利用Matlab/Simulink软件搭建了仿真模型,优化了主电路参数,记录了电路关键参数波形图,通过电路仿真验证了电路的可行性,该电路具有输出纹波小和输出功率高的特点。

该电路结构简单、成本低、工作频率高、效率高,有较高实用价值。

关键词:DC/DC变换器;双管正激;软开关;仿真AbstractThere is complicated relation between Power and electronics in device of the switching Power supply.For the soft-switching power supply,there are several modes in one work cycle and the working state of the switching device is influenced by so many terms and conditions.so it requires more advanced research means.If we research the switching power supply by computer simulation,different method and performance of the system can be compared rapidly,and the problems can be found soon and improved in time.The present paper discussed one new kind of double barrel to stir up soft switch DC/DC converter electric circuit analysis.The main power component uses the IGBT part,by the power diode, the inductance,the electric capacity is composed the resonant network to improve the switch condition of the IGBT,it will overcome the traditional switch to clear and in the closed process the power production will lose,it reduced the ripple voltage and improved the power efficiency.Entire chapter paper multianalysis electric circuit principle of work,in does not using in the auxiliary switching valve's situation,It has realized the main power switching valve's zero potential zero electric current clear and the shutdown.As it has established electric circuit's simulation model based on the principle of design,has built the simulation model using the Matlab/Simulink software,optimized the main circuit parameter,has recorded the electric circuit key parameter oscillogram,has confirmed this electric circuit principle of work analysis accuracy through the circuit simulation.This circuit structure is simple,the cost is low,the operating frequency is high,and the efficiency is high, so the converter has the high use value.Keywords:DC/DC converter;Double Barrel Forward;Soft-switching;Simulation目录第1章概述 (1)1.1 引言 (1)1.2 开关电源技术的发展状况 (1)1.3 课题的研究背景 (3)1.4 课题研究主要内容 (3)第2章DC/DC变换技术分析 (4)2.1 DC/DC变换器的分类 (4)2.2 正激变换器的原理 (5)2.3 本章小结 (10)第3章软开关技术分析及开关管的选择 (11)3.1 软开关电路的分类 (11)3.2 软开关与硬开关电路特性比较 (12)3.3 开关管的选择 (14)3.4 本章小结 (17)第4章软开关双管正激变换器的分析 (18)4.1 软开关双管正激变换器原理 (18)4.2 系统主要仿真参数的设计 (20)4.3 本章小结 (21)第5章双管正激软开关变换器的仿真研究 (22)5.1 Matlab仿真软件介绍 (22)5.2 主电路仿真 (23)5.3 本章小结 (29)结论 (30)参考文献 (31)致谢 (32)第1章概述1.1 引言电源大致可以分为两类:发出电能的电源和变换电能的电源。

一种无辅助开关的DC-DC变换器软开关建模与仿真

一种无辅助开关的DC-DC变换器软开关建模与仿真

一种无辅助开关的DC-DC变换器软开关建模与仿真杨儒龙;刘述喜;李科娜【摘要】为了实现DC-DC变换器的软开关,通常需要增加额外的辅助开关.若通过在辅助电路中产生和保持循环电流,可使得DC-DC变换器拓扑能够在固定频率下实现开关管的软开关条件.基于这种软开关方法,文中推导了-种无辅助开关的DC-DC变换器Buck工作模式,对这种模式下的开关状态、工作波形进行了详细分析.最后,采用pspice进行了仿真,仿真结果表明该变换器在Buck模式下可以实现零电压开关(ZVS),从而验证了理论分析的正确性.【期刊名称】《通信电源技术》【年(卷),期】2018(035)009【总页数】3页(P26-28)【关键词】DC-DC转换器;软开关;ZVS;pspice【作者】杨儒龙;刘述喜;李科娜【作者单位】重庆理工大学电气与电子工程学院,重庆400054;重庆理工大学电气与电子工程学院,重庆400054;重庆理工大学电气与电子工程学院,重庆400054【正文语种】中文随着科技和生产的发展,双向DC-DC变换器被更多的应用于工业领域。

常用的半桥双向DC-DC变换器一般有两个开关管,在电流连续的模式下,这两个开关管将处于硬开关状态,具有较大的开关应力,使得电路在高频运作情况下产生较大的开关损耗。

传统的零电压转换(ZVT)方法和零电流转换方法是应用于半桥双向DC-DC 转换器的有效的软开关技术[1-4]。

但是,由于换相问题的存在,对于双向ZVT拓扑至少需要两个辅助开关。

同时,辅助开关的控制时序与主开关不同,这会增加双向转换器的控制复杂度[5-6]。

为了减小控制复杂度,有些学者增加耦合电感和二极管来实现软开关,但是增加的辅助二极管会带来额外的损耗,使得电路在重载运行下效率很低。

也有学者通过增加LC串联谐振电路来实现软开关[7-8],这种拓扑不需要增加额外的开关管,损耗也相应的较少。

本文所研究的双向DC-DC拓扑结构,只使用一个谐振电感和两个电容就可实现软开关的作用。

DCDC电路系统级设计与仿真软件工具

DCDC电路系统级设计与仿真软件工具

DCDC电路系统级设计与仿真软件工具在当今电力系统中,直流-直流(DCDC)转换器在能量传输和能源管理中扮演着至关重要的角色。

DCDC转换器可以将输入的直流电压转换为其他电压水平,以满足不同电力设备的需求。

为了更好地设计和仿真DCDC电路,系统级设计与仿真软件工具应运而生。

一、DCDC电路的基本原理DCDC转换器是一种能够在输入电压和输出电压之间进行能量转换的电路。

其基本原理是利用电感和电容的特性,在开关元件的控制下,将输入电压转换成所需的输出电压。

DCDC转换器常用的拓扑结构包括Buck、Boost、Buck-Boost等。

二、系统级设计的意义系统级设计是指在整个系统层面进行设计,包括各个子系统的设计和集成。

在DCDC电路设计中,系统级设计可以提供对整个系统的全面把握,更好地解决功率损耗、效率、电磁干扰等问题。

三、仿真软件工具的作用仿真软件工具通过数学模型和算法,模拟DCDC电路在不同工况下的电压、电流、功率等参数,以验证设计方案的可行性。

它可以帮助工程师们在产品实际制造之前,对电路进行全面的性能评估和优化。

四、常用的DCDC电路系统级设计与仿真软件工具1. MATLAB/SimulinkMATLAB/Simulink是一种强大的数学建模和仿真工具,广泛应用于DCDC电路领域。

它提供了丰富的模型库和仿真工具,可以方便地搭建、模拟和分析DCDC电路的性能。

2. PSpicePSpice是一种电路仿真软件,主要用于模拟和验证电路的性能。

它支持DCDC电路的建模和仿真,能够快速准确地评估电路的性能指标。

3. LTspiceLTspice是一种免费的电路仿真软件,特别适用于模拟和优化DCDC电路。

它具有友好的界面和强大的仿真功能,可以通过电路图的方式快速建模和仿真DCDC电路。

4. SimplisSimplis是一种专业的DCDC电路仿真工具,具有高度精确的仿真能力。

它可以模拟复杂的电路拓扑结构和控制算法,为工程师们提供精细的性能评估和优化。

DC/DC变换器软开关电路的仿真研究

DC/DC变换器软开关电路的仿真研究
第1卷 5
第7 期
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P0W ER UPPLY S TECHNOLOGI ES AND APP CATI LI ONS
V0 .5 11 No7 . Leabharlann 2 2 7 01 年 月
D / C变换器软开关电路的仿真研究 CD
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( 新誉 集 团有 限公 司 , 苏 常州 2 3 1 ) 江 10 1
验 , 要 将设 计 的系统 用元 件 安装 出来 再 进 行调 试 就
和试 验 , 能 满 足要 求 时 , 更 换 元 件 甚 至 要 重 新 不 要 设计 、 装 、 安 调试 , 往往 要 反复 多 次才 能得 到 满意 的
1 直流/ 直流 变换 器 的介 绍
直 流/ 流 变换 器 是 将 固 定 的直 流 电压 变换 成 直
Ke w r s D / C cn e e ; fs i hn ; m l inmo e; —eo a c y o d : CD ov r rs t wt ig s ua o d lQ rsnn e t o c i t 中图分 类号 :P 7 T 1 文 献标 识码 : A 文章 编号 :2 9 2 1 (0 2 0 — 0 8 0 0 1 — 7 3 2 1 )7 0 1— 7
可 变 的直 流 电压 , 称 为 直流 斩 波 器 ( C C o p r 也 D hpe)
结果 。这样 将 耗 费大 量 的人 力 和物 力 , 且使 设计 效
率低 下 。 资 大 、 期 长 。所 以如何 能直 观 , 单易 耗 周 简 行 , 效快捷 、 高 真实 准 确 来 进 行 电力 电 子 电路 的仿

ls) 因此 在开 关管 开关 工作 时 , 产生 开通损 耗 和 os。 要 关 断损耗 , 称 为开 关损 耗(w t igls 。而 且 电 统 S i hn s c o)

DCDC Sepic变换器设计与仿真工具

DCDC Sepic变换器设计与仿真工具

DCDC Sepic变换器设计与仿真工具随着能源需求的增长和环保意识的提高,高效率的DCDC变换器在电力和电子行业中扮演着重要的角色。

其中,Sepic变换器作为一种常用的非隔离型DCDC变换器,具有宽输入电压范围、低输出纹波、非极性输出等优点,被广泛应用于电动车充电器、太阳能电源系统、LED照明等领域。

一、DCDC Sepic变换器原理Sepic变换器由输入电容、输入电感、输出电感、输出电容以及开关管等基本元件构成。

其工作原理如下:1. 开关周期的划分Sepic变换器的一个开关周期,分为T1和T2两个状态。

在T1状态,开关管Q1导通,Q2断开;在T2状态,开关管Q1断开,Q2导通。

在一个周期内,T1和T2的时间之和等于周期T。

2. T1状态在T1状态下,电感L1的电流不断上升,电感L2的电流保持恒定。

此时,输出电容C1处于放电状态,提供能量给负载。

同时,电容C2通过Q1和D1充电,并且在电感L1的沟通期内阻挡电感L1的反向电流。

3. T2状态在T2状态下,Q1断开,Q2导通,电感L2的电流继续上升,并将电压传递给电容C1。

此时,电容C1处于充电状态,并且将电感L1的沟通期内的反向电流导向电容C2。

通过周期性的切换,Sepic变换器能够实现输入电压和输出电压之间的有效转换,以满足不同应用场景的需求。

二、Sepic变换器设计为了设计一个稳定可靠的Sepic变换器,需要考虑以下几个关键参数:1. 输入输出电压差在设计过程中,需根据应用场景确定Sepic变换器的输入输出电压差。

这个差值会直接影响到输出电压的稳定性和转换效率,需合理选择电容和电感元件的数值。

2. 开关管和二极管的选择由于Sepic变换器涉及到开关管和二极管的频繁开关,因此这两个元件的选择至关重要。

一方面要考虑开关管的导通电阻和导通损耗,另一方面要考虑二极管的反向恢复时间和反向电流等参数。

3. 控制方式Sepic变换器的控制方式一般有两种,分别是电压模式控制和当前模式控制。

DCDC升压转换器电路仿真设计工具

DCDC升压转换器电路仿真设计工具

DCDC升压转换器电路仿真设计工具DCDC升压转换器电路是电子设备中常用的一种电源转换电路,能够将低压电源转换为高压电源,常见于手机充电器、电子设备充电板等产品中。

为了提高电路设计的效率和准确性,电子工程师通常会借助电路仿真设计工具。

一、DCDC升压转换器电路设计的重要性DCDC升压转换器电路设计的质量直接影响到电源转换的效率和稳定性。

一款合理设计的DCDC升压转换器电路能够实现高效率转换,减少能量损耗,同时不会对其他电子元件造成过多的电磁干扰。

因此,电路设计工具的选择和使用非常重要。

二、电路仿真设计工具的作用和优势1. 仿真工具可以模拟电路各个部分的工作原理和特性。

通过输入电路参数和组件参数,仿真工具可以输出电路的性能曲线、电流、电压等重要参数。

这样,设计师可以在电路实际搭建之前,通过仿真工具预先获得电路性能的估计和优化方案。

2. 仿真设计工具能够提高设计效率。

相比于传统的试错法,通过仿真工具可以减少实际搭建电路的次数,从而节省了时间和成本。

设计师可以通过多次仿真,优化电路参数和拓扑结构,实现最佳的电路设计。

3. 仿真工具可以提供电路设计的可视化结果。

设计师可以通过仿真结果图形化展示电路的各项性能指标,如输出电压、效率等。

这种直观的展示方式有助于设计师更好地理解和评估设计方案。

三、DCDC升压转换器电路仿真设计工具的选择根据实际需求和个人偏好,设计师可以选择不同的DCDC升压转换器电路仿真设计工具。

以下是几个常用的仿真工具:1. LTspice:LTspice是一款功能强大、免费且易于使用的电路仿真软件。

它支持各类模拟电路仿真,包括DCDC升压转换器电路的建模和仿真。

LTspice提供了丰富的元器件库和仿真模型,能够准确模拟电路的行为,并提供详细的仿真结果。

它还支持波形显示、参数调整等功能,非常适合初学者和专业设计师使用。

2. Pspice:Pspice是一款由Cadence公司开发的电路仿真软件。

胡小军DCDC PSpice 仿真

胡小军DCDC PSpice 仿真

摘要摘要近年来,由于能源危机和环境污染,世界各国均在大力发展电动汽车,DC/DC变换器作为其中的重要部件,需要在各种不同的工况下运行,其稳态和动态性能的好坏,直接决定着汽车动力系统的安全性和可靠性。

本文主要致力于研究影响DC/DC变换器稳定性的各种因素,并探讨合适的控制策略来消除这些影响,以保证整个系统可以在不同的工况下稳定可靠地运行。

本文首先对DC/DC变换器的基本原理以及建模方法进行了较为详尽的分析和讨论,并重点分析研究了两种基本变换器的电路平均建模方法,给出了考虑寄生参数的非理想变换器的小信号模型,并分别用PSpice和Matlab对其进行了仿真论证。

在研究影响DC/DC变换器稳定性的因素时,本文重点对电压模式闭环控制策略进行了详细分析,基于之前建立的小信号模型,给出了如何设计稳定的控制器的工程化方法,并从仿真和实验两个方面进行了验证。

对于电流模式控制的DC/DC变换器,文中简单分析了次谐波振荡及其解决方法。

此外,本文还详细分析了输入滤波器对DC/DC变换器稳定性的影响,并提出了三种解决方案,可以消除滤波器对整个系统的影响。

关键词:电动汽车 DC/DC变换器次谐波振荡滤波器IAbstractABSTRACTIn recent years, electric vehicles have been developed greatly all over the world because of the shortage of energy and pollution of the environment. As an important part of the electric vehicles, the DC/DC converter always works under different conditions, and the safety and reliability of the power system of the vehicles are determined by the steady state performance and dynamic performance of the converter directly. This thesis focuses on the research of different factors influencing the stability of the DC/DC converter used in the electric vehicles, and discusses appropriate control strategies to eliminate these influences so that the entire system could work reliably.At the beginning, the basic working principles and modeling methods of the DC/DC converter are analyzed in detail, and then the averaged switch modeling method is emphasized in the thesis. Small signal model of none-ideal DC/DC converter considering parasitic parameters is derived, and simulation with PSpice and Matlab is performed to verify the models.Voltage-mode control strategy is analyzed in detail in this thesis while studying the factors influencing the stability of DC/DC converter. Based on the previous small signal models, engineering method of designing stable controller is proposed, and then verification is performed through simulation and experimentation. This thesis also analyzes the sub-harmonic oscillation and its solution in current-mode controlled DC/DC converters. In addition, this thesis discusses the influence to DC/DC converters of input filters, and then three kinds of solutions are proposed to eliminate it.Key Words: Electric Vehicle, DC/DC Converter, Sub-harmonic Oscillation, FilterII目录目录第1章 绪论 (1)1.1引言 (1)1.2 本课题研究的目的与意义 (2)1.3 本文主要内容 (2)第2章大功率DC/DC变换器及其建模方法概述 (4)2.1 引言 (4)2.2 双向DC/DC变换器主电路拓扑 (4)2.2.1 双向DC/DC变换器概念和应用 (4)2.2.2 双向DC/DC变换器拓扑和工作原理 (5)2.3 DC/DC变换器建模方法 (6)2.3.1 PWM型DC/DC变换器数学建模方法综述 (6)2.3.2 DC/DC变换器的小信号分析方法 (8)2.3.3 DC/DC变换器的大信号分析方法 (10)2.4本章小结 (15)第3章非理想基本变换器的电路平均法建模与仿真 (17)3.1引言 (17)3.2 Buck变换器的连续和断续工作模式分析 (18)3.3 Boost变换器的连续和断续工作模式分析 (22)3.4 DC/DC变换器的开关网络平均模型 (26)3.4.1 CCM模式建模 (26)3.3.2 DCM模式建模 (31)3.3.3 组合型CCM/DCM平均开关模型 (33)3.3.4 考虑寄生参数的非理想DC/DC变换器的平均开关模型 (35)III目录3.3.5非理想DC/DC变换器小信号模型 (37)3.4 DC/DC变换器的仿真 (38)3.4.1连续导电模式的PSpice建模与仿真 (38)3.4.2组合型CCM/DCM平均开关模型PSpice建模与仿真 (44)3.5本章小结 (45)第4章DC/DC变换器的稳定性分析与设计 (47)4.1引言 (47)4.2电压模式控制变换器的稳定性分析与研究 (48)4.2.1变换器的传递函数及其分类 (48)4.2.2 DC/DC变换器控制器(补偿网络)设计 (51)4.3电流模式变换器的稳定性分析与设计 (65)4.3.1次谐波振荡 (66)4.3.2消除次谐波振荡—人工斜率补偿 (68)4.4输入滤波器对系统稳定性的影响 (70)4.5 本章小结 (76)第5章大功率双向DC/DC变换器设计与实验 (77)5.1 硬件电路设计 (77)5.2 软件设计 (79)5.3实验结果与分析 (80)5.4本章小结 (84)第6章全文总结及未来展望 (86)6.1 结论 (86)6.2 今后进一步工作 (86)致谢 (88)参考文献 (89)IV目录个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果 (91)V第1章绪论第1章绪论1.1引言随着能源、环保等问题的日益突出,世界各国汽车制造商在不断地寻求新的能源用以代替现有汽车燃料,降低汽车废气的排放量,同时减少对石油能源的依赖[1]。

DCDC变换器开关管驱动设计与仿真平台

DCDC变换器开关管驱动设计与仿真平台

DCDC变换器开关管驱动设计与仿真平台DCDC变换器是一种常见的电力电子器件,广泛应用于电源管理、电力转换等领域。

其中,开关管的驱动设计与仿真是关键技术之一,直接影响到DCDC变换器的性能和效果。

本文将介绍一种DCDC变换器开关管驱动设计与仿真平台,旨在帮助工程师们更好地设计和优化DCDC变换器。

一、DCDC变换器简介DCDC变换器是一种能够实现不同电压级之间能量转换的电力电子器件。

它通过使用开关管控制能量的流动方向和大小,将输入电源的电压转换成需要的输出电压。

DCDC变换器通常具有高效率、小体积、快速响应等特点,在大功率转换和电力管理中得到了广泛应用。

二、开关管驱动原理开关管驱动是DCDC变换器中至关重要的环节。

开关管的开关动作直接决定了能量转换的过程和效率。

通常,开关管驱动采用PWM(脉宽调制)技术实现,通过调节开关管的导通和截止时间,控制开关管的状态,从而实现对输出电压的精确调节。

三、DCDC变换器开关管驱动设计DCDC变换器开关管驱动设计需要考虑多个因素,包括开关管的特性、PWM信号的生成和调节、电流和电压的监测等。

下面将逐个进行介绍。

1. 开关管选型在开关管选型时,需要考虑开关管的导通和截止特性、临界电压和电流等参数。

根据输入输出电压的需求和功率的大小,选择合适的开关管类型和规格。

2. PWM信号的生成PWM信号的生成是开关管驱动的核心。

通常使用微控制器或FPGA来生成PWM信号,通过控制信号的脉宽和频率来控制开关管的导通和截止。

可以利用编程语言如C语言进行PWM信号的编写和控制。

3. 电流和电压的监测为了确保DCDC变换器的工作状态稳定和可靠,需要对电流和电压进行实时监测。

可以采用传感器或模拟电路来实现,将监测到的电流和电压反馈给控制系统,调整PWM信号的开关参数。

四、开关管驱动仿真平台为了更好地设计和优化DCDC变换器的开关管驱动,建立一个仿真平台非常有必要。

仿真平台可以模拟DCDC变换器的工作过程,通过调节参数和观察波形来评估设计的性能。

开关电源的pspice仿真_原创

开关电源的pspice仿真_原创

反向推导:
27
2009
SWJTU
SMPS Pspice Simulations
40
0
SEL>> -40 DB(V(R:2)) 0d DB(V(LAPLACE1:OUT))
-100d
-200d 1.0Hz P(V(R:2))
10Hz P(V(LAPLACE1:OUT))
100Hz
1.0KHz Frequency
10KHz
100KHz
1.0MHz
12
2009
SWJTU
SMPS Pspice Simulations
Switch Mode Power Supply Pspice Simulations-1
SWJTU
SMPS Pspice Simulations
Agenda
� TAEC 时间平均等效模型的 PSpice实现(Boost拓扑) � 电压模闭环控制分析 � 环路补偿K因子算法在PSpice中的应用 � TypeII 补偿网络 � TypeIII补偿网络 � � � � � �
� 参数扫描 ----只需在原理分析的基础上添加扫描项
40
0
-40 DB(V(R:2)) 0d
-100d
SEL>> -200d 1.0Hz P(V(R:2))
10Hz
100Hz
1.0KHz Frequency
10KHz
100KHz
1.0MHz
15
2009
SWJTU
SMPS Pspice Simulations
控制到输出的传递函 7 2009 ESR 零点 Sz1 功率级双极点 ω0 右半平面零点 Sz2
SWJTU

开关电源Pspice仿真技巧及收敛性问题

开关电源Pspice仿真技巧及收敛性问题

开关电源Pspice仿真技巧及收敛性问题摘要:本文主要讲述了开关电源的Pspice仿真中,速度与精度的权衡,收敛性问题的常规解决方法。

收敛性问题快速解决办法目前最最快速的办法,就是用16.0以上的版本,有自动收敛功能,能解决至少95%以上的收敛性问题。

但对于原理,还是要需要了解下面一些知识。

在做开关电源仿真时,经常会遇到收敛性的问题。

我也在其中遇到各种各样的收敛性问题,根据我的经验和前辈的传授,下面我对这个问题进行一个说明。

如果在仿真时遇到收敛性问题,快速解决办法如下:设置.OPTION设置里的一些选项。

_ ABSTOL = 0.01μ (Default=1p)_ VNTOL = 10μ (Default=1μ)_ GMIN = 0.1n (Default=1p)_ RELTOL = 0.05 (Default=0.001)_ ITL4 = 500 (Default=10)这些设置可以解决大多收敛性问题,当然如果电路中的错误,它是解决不了的。

如果模型不够精确,上面的设置需要实时调整才能得到想要的结果。

开关仿真中速度与精度的权衡开关仿真就是仿真时有很多重复的周期性的上升下降信号的仿真,比如开关电源的仿真。

在这种仿真中,需要丢弃一些仿真时间点,不然仿真将会非常慢。

而尽管如此,开关电源的仿真还是非常慢。

这种仿真中,pspice的时间步长会在一个很大的步长范围内波动。

这个波动范围主要由一些设置限定,比如RELTOL,ABSTOL,VNTOL等。

因为它是线性迭代算法,为了在信号的上升沿和下降沿得到限定精度范围内的值,在沿处理时,它需要提高步长细度,否则难以得到限定的仿真精度。

因为一般可信的仿真精度是不可能有太大的误差的。

为解决这种问题,通常可以通过设置TRTOL=25(DEFAULT 7),和TMAX,将时间步长限定在开关周期的1/10到1/100之间。

这样做基本可以提高一倍的仿真速度。

当然精度应该在可接受范围内。

一种新颖的软开关双向DCDC变换器

一种新颖的软开关双向DCDC变换器

一种新颖的软开关双向DCDC变换器一、背景技术DCDC变换器是一种将直流电压转换为另一个直流电压的电力电子装置。

传统的DCDC变换器采用硬开关技术,即开关在导通和关断时都会产生较大的损耗和噪声。

这不仅降低了变换器的效率,还会产生电磁干扰,影响周边设备的正常运行。

为了解决这些问题,软开关技术被引入到DCDC变换器中。

软开关技术通过控制开关的导通和关断时间,降低开关损耗和噪声,从而提高变换器的效率并减少对周边设备的影响。

本文所介绍的软开关双向DCDC变换器正是基于这一技术发展而来的。

二、新型软开关双向变换器介绍该双向DCDC变换器的基本工作原理,包括其如何实现能量在两个方向上的转换。

详细描述其独特的软开关技术,以及这种技术如何减少开关损耗,提高效率。

描述该新型变换器的电路拓扑结构,包括主要的电力元件如开关器件、电感、电容等的连接方式。

解释电路设计如何实现软开关操作,以及电路的灵活性和可扩展性。

阐述该双向变换器的控制策略,包括如何精确控制开关动作以实现软开关条件,以及如何管理能量流向,确保能量转换的高效和稳定。

对比传统硬开关变换器和新型软开关双向变换器的性能,包括效率、功率密度、热管理等方面的优势。

强调新型变换器在特定应用场景下的性能提升。

如果可能,提供实验数据或仿真结果来验证新型软开关双向变换器的性能。

展示其在实际应用中的潜力和效果,以及与传统技术的对比。

探讨该新型变换器在不同领域的应用前景,如电动汽车、可再生能源系统、电力电子设备等。

讨论其如何满足未来能源管理和存储的需求。

三、性能优势与传统的硬开关DCDC变换器相比,这种新颖的软开关双向DCDC 变换器具有多项性能优势:高效率:由于采用了软开关技术,开关损耗大幅降低,整个变换器的效率得到了显著提高。

低噪声:由于辅助开关实现了软开关功能,开关过程中产生的噪声大幅减少,从而降低了对周边设备的影响。

稳定性好:由于采用了双向输电技术,该变换器可以在不同的输入和输出条件下保持稳定的输出,使其在许多电力电子设备中具有广泛的应用前景。

dcdc全桥软开关仿真文献综述

dcdc全桥软开关仿真文献综述

dcdc全桥软开关仿真文献综述随着电子技术的不断发展,DC-DC变换器在现代电子电路中得到了广泛应用。

其中,全桥拓扑结构的DC-DC变换器具有高效、高稳定性、高可靠性等优点,因此在工业、航空、军事等领域得到了广泛应用。

但是,在全桥拓扑结构中,由于开关管的开关动作会产生电磁干扰、温度升高等问题,因此需要采用软开关技术来解决这些问题。

本文将对DC-DC全桥软开关仿真方面的研究进行综述。

一、DC-DC全桥软开关技术研究现状1.1 DC-DC全桥软开关技术的发展历程DC-DC全桥软开关技术的研究可以追溯到上世纪80年代。

当时,由于硅管的开关速度较慢,且在高频率下易产生开关损耗,因此研究人员开始探索采用软开关技术来解决这些问题。

随着功率电子器件的发展,如IGBT、MOSFET等,软开关技术得到了广泛应用。

在全桥拓扑结构中,采用软开关技术可以有效降低开关损耗,提高系统效率和可靠性。

1.2 DC-DC全桥软开关技术的研究方向目前,DC-DC全桥软开关技术的研究方向主要集中在以下几个方面:(1)软开关技术的研究和应用:包括软开关的原理、软开关技术的实现方法、软开关控制策略等方面的研究。

(2)拓扑结构的研究和优化:针对全桥拓扑结构的特点,研究如何优化拓扑结构,提高系统效率和可靠性。

(3)电路参数的研究和优化:包括电感、电容等参数的选择和优化,以及电路布局和散热等方面的研究。

1.3 DC-DC全桥软开关技术的应用领域DC-DC全桥软开关技术在工业、航空、军事等领域得到了广泛应用。

其中,应用最为广泛的领域包括电力电子、通信、计算机等。

在电力电子领域,DC-DC全桥软开关技术被广泛应用于电机驱动、电力变换器、UPS等领域。

在通信领域,DC-DC全桥软开关技术被广泛应用于光纤通信、无线通信、卫星通信等领域。

在计算机领域,DC-DC 全桥软开关技术被广泛应用于服务器、工作站、笔记本电脑等领域。

二、DC-DC全桥软开关仿真技术研究现状2.1 DC-DC全桥软开关仿真技术的研究意义DC-DC全桥软开关仿真技术可以在不需要实际硬件的情况下,对电路进行仿真分析,快速评估电路性能和优化设计方案。

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DC/DC功率变换器软开关技术及Pspice仿真
引言随着生产技术的发展,电力电子技术的应用已深入到工业生产和社会生活的各方面,目前功率变换器的开关变换技术主要采用两种方式:脉宽调制(PWM技术
和谐振变换技术。

传统的PWM控制方式由于开关元件的非理想性,其状态变化需要一个过程,即开关元件上的电压和电流不能突变,开关器件是在承受电压或流过电流的情况下接通或断开电路的,因此在开通或关断过程中伴随着较大的损耗。

变频器工作频率一定时,开关管开通或关断一次的损耗也是一定的,所以开关频率越高,开关损耗就越大,因而硬开关变换器的开关频率不能太高。

相比之下软开关变换器的作用是,当电压加在器件两端或者电流流经器件时,抑制功率器件转换时间间隔, 即软开关的开关管在开通或关断过程中,或是加于其上的电压为零,或是通过器件的电流为零。

这种开关方式明显减小了开关损耗,不仅可以允许更高的开关频率以及更宽的控制带宽,同时又可以降低dv/dt 和电磁干扰。

本文为了更好地说明不同软开关技术的区别,采用Pspice 软件对其中两种有代表性的变换电路进行了仿真和分析。

图 1 升压半波模式的零电压开关准谐振变换器原理图图 2 开关管通断及其所受电压应力仿真波形图3 升压零电压PW变换器原理图图 4 主副开关管的驱动仿真波形软开关的原理谐振开关技术的核心问题是为器件提供良好的开关工作条件,使得器件在零电压或零电流条件下进行状态转变,从而把器件的开关损耗降到最低水平。

软开关下的器件通断可以明显减少功率的开关损耗。

减小开关损耗通常有以下两种方法:在开关管开通时,使其电流保持在零或抑制电流上升的变化率,减少电流与电压的重叠区,从而减少开通的功率损耗,即零电流导通;在开关管开通前,减小或消除加在其上的电压,即零电压导通。

减小关断损耗有以下两种方法:开关管关断前,减小或消除加在其上的电流,即零电流关断;开关管关断前,减小或消除加在其上的电压,即零电压关断。

DC/DC变换器
软开关的分类及特点
DC/DC功率变换器目前所采用的几种方法如下:谐振变换器、准谐振变换器和多谐振变换器、零电压开关PWM^换器、零电流开关PWMS换器、零电压转换pwr变换器和零电流转换PW M换器。

谐振变换器
该类变换器实际上是负载谐振型变换器,按照谐振电路的谐振方式,分为串联谐振变换器和并联谐振变换器两类。

按负载与谐振电路的连接关系,也可分为两类:一类是负载与谐振回路相串联,称为串联负载谐振变换器;另一类是负载与谐振回路相并联,称为并联负载谐振变换器。

在谐振变换器中,谐振元件一直谐振工作,参与能量变换的全过程。

其缺点是:该变换器输出性能与负载关系很大,对负载的变化很敏感,电压调节一般采用频率调制方法,滤波电路参数难于选择,并且电路稍显复杂。

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