Pspice仿真常用变压器模型

时间：2012-04-12 2176 次阅读【网友评论0条我要评论】收藏因为电感元件的参数比较单一，而且在仿真中，主要是仿真元件的电子特性。所以，这里就不谈电感，而主要讨论一下变压器和耦合电感的问题。不少朋友在使用pspice 仿真的时候，只会使用元件库中的几个理想化的耦合电感和变压器模型，却不会用那种带磁芯参数的耦合电感和变压器。下面让我们画一张原理图，把常用的理想化的和非理想话的耦合电感及变压器包含进去，进行一个仿真比较，这样才能掌握模型的特点，从而在实际工作中运用。

在这张原理图中，我们一共放置了5个耦合电感和变压器模型。其中左边的2个是理想化的，右边三个是非

理想化，模拟的是带着实际的磁芯的磁性元件，磁芯的规格是3C90材质的ER28L

有必要先简单说一下耦合电感这个模型，让一些刚入门的朋友便于自己动手尝试。在图中的K1、K2、K3就是以耦合电感为核心构造的几个变压器。我们构造这种变压器的时候，需要放置一个耦合电感模型K_Linear 或

K_Break或一个带磁芯的耦合电感模型例如K3所用的ER28L_3C9这个模型。然后需要根据实际的需要放

置一个电感模型作为绕组，有几个绕组就放几个电感模型，但对于一个耦合电感模型，绕组不能超过6个。下面说说这几个模型的设置。

左边两个理想化模型：

K1：耦合电感模型为K_Linear，绕组为L1和L2,必须双击K_Linear模型在其参数L1中输入L1，在参数

L2中输入L2，才能实现两个绕组的耦合。耦合系数设定为1，说明是完全耦合。电感L1和L2的电感量，就代表绕组的电感量。我们设定L1为250uH, L2为IOOO U H O这就意味这初级与次级的匝比为1 : 2。因为电感量之比是匝比的平方。

TX1:采用理想变压器模型XFRM_LINEAR这个模型只有两个绕组，双击模型后设定耦合系数为1,两个绕

组的电感量也分别设定为250uH和1000uHo

右边的非理想化模型：

K2：采用的耦合电感模型为KBreak，同样还需要放置两个电感，这里是L3和L4，双击KBreak的模型，设定耦合系数为1,参数L1为L3,参数L2为L4,把参数Implementation 设置为ER28L_3C90这里要注意了，电感L3和L4的参数分别为10和20o这个数字代表什么意思呢？是电感量吗？不是，千万注意，这里的意思是匝数！凡是采用了带磁芯的模型，就不再用电感量来作为参数了，而是使用匝数。

TX2:采用的非理想变压器模型XFRM_NONLINEAF同样这个模型只有两个绕组。双击模型后，设定耦合系

数为1,参数Implementation 设置为ER28L_3C90参数L1_TURN岳口L2_TRUNS分另U设置为10和20。很显然, 这里也是匝数。

K3:直接采用ER28L_3C9磁芯的耦合电感模型，绕组为L5和L6。双击耦合电感模型，设置耦合系数为 1 , 参数L1为L5,参数L2为L6。把L5和L6的参数改成10和20。

为什么我这里要把采用ER28L_3C9磁芯的模型的匝比设定为10: 20呢，因为这个磁芯的电感系数为250nH/N2,这样刚好使初次级之间的电感量之比

为250uH:1000uH,和理想模型的参数一致，方便仿真后结果的比较。

现在我们在每个变压器的初级串一个欧的电阻，次级接上10欧的负载。并放置一个峰值1V,频率10KHZ的

正弦波电压源给变压器初级提供输入信号,并双击这个信号源,设置初始相位为90度,如图连接好电路,

放置0电位的地。然后点击菜单pspice 项,选择new simulation profile 建立一个新的仿真。然后选择时

域仿真,见下图:

设定仿真时间从0秒开始到1ms最大步长100ns,跳过初始化偏压点计算。然后点击菜单pspice，选择Run, 仿真就可以开始了。

待仿真完成后，如最开始的图放置电压探头。我们已经知道这些变压器的变比是1: 2，那么实际的电压输

出是不是这样呢？看看吧:

从图中可以看到，输入电压峰值为1V的正弦波，输出为峰值为2V的正弦波。再如下图放置电流探头:

然后点击仿真器的菜单 plot ，选择 Add plot to window ，再放置一个如上图中的看输入电压信号的电压探头，可以同时看到输入电压与输出电流的波形:

从波形上可以看出，每个变压器的输出电流波形几乎是完全一致的。

么看来，理想变压器和非理想变压器模型的表现好像是一样的，来继续探讨。理想变压器和非理想变压器的一个重要的区另就是，非理想变压器会饱和。怎么样才能让变压器饱和呢？假如给变压器的初级施加一个直流电压信号，时间长了，励磁电流越来越大，变压器就会饱和。我们来看看是不是这样的。

把输入的交流信号源换成一个的直流信号源

然后点击工具栏上的这个，再次开始时域扫描（没有改参数，和上次一样）那么有朋友要说了，这

没有什么区另呀？下面我们理想变压器不会饱和，而

。然后在如图

中所示，R1、R5处放置电流探头。在仿真器界面下选择菜单的plot->Add plot to window

再如图在R3 R7、R9处放置电流探头，看看变压器原边电流在长时间施加直流电流会如何

变化吧：

从图中可以看到，理想变压器的初级电流线性上升。而非理想变压器的初级电流在大约的地

方开始急剧上升。是不是变压器在这个地方饱和了呢？我们来计算一下。先看一下磁芯和材

质的参数：

根据这些已知参数，按照电磁感应定律：

说明从时间零点开始到毫秒处的磁感应强度增量为467mT而根据上表中，3C90材质的饱和

点约为470mT说明采用了 ER28L_3C9磁芯的几个非理想变压器在这个地方的确开始进入饱和状态了！而理想变压器的初级电流只是线性上升，不会进入饱和！

了解了这些模型的特性，你就可以按照实际的需要选择合适的模型进行仿真。不管是理想化

的耦合电感模型，还是非理想的模型，K系列的模型可以支持有 6个绕组的耦合电感或变压

器。通常足够我们使用了。