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功率半導體開關管的SPICE仿真模型

發布時間:2008/10/10 0:00:00 訪問次數:1478

  為了介紹方便,以正激式開關轉換器為例進行說明。假設隔離變壓器的變比為1∶n。只討論連續導電模式。這時晶體開關管(及隔離變壓器)的仿真符號如圖1所示,它是一個由導通比d控制的理想變壓器,其變比為1:dn,等效子電路的仿真模型如圖2所示。

  在圖1中,g1表示電流源,e2表示電壓源

  導通比d用電阻rd上的電壓urd表示,見圖2中的節點⑤。

 
 圖1 正激式轉換器開關管的仿真符號   圖2正激式轉換器開關管的等效子電路仿真模型

由式(14-36)及式(14-37)可知,g1和e2為非線性受控源,包括二階項dl2或du1,用xa表示d,xb、xc分別表示i2、u1。可以用下面的多項式表示非線性受控源

  如果用電阻ro上的電壓uro表示xb,則xb=uro,假設xb=d,則p4=n/r。

  如果用y表示電壓源e2,則xa=d,xb=u1,p4=n。式(14-40)可以在子程序內規定,用描述語言表示為:

  例如,g1 1 2 (2) 6 3 5 0 0000 100.0

  表示受控電流源g1,節點號n+=1,n-=2,該受控源是二維的。控制變量節點號:nc1+=6,nci-=3(即第一個受控變量為uro),nc2+=5,nc2-=0(第二個控制變量為d),p0=p1=p2=p3=0,p4=100表示n/r。=100。

  圖1及圖2為正激式開關轉換器電路中功率開關管(及隔離變壓器)的仿真模型(符號及子電路)。對于各種類型的開關轉換器,功率開關管仿真模型中的理想變壓器變比見表


  表 開關轉換器功率開關管仿真模型理想變壓器變比
  注:正激式和反激式電路中隔離變壓器變比為1∶n

  buck-boost及反激式轉換器電路的仿真模型中有兩個理想變壓器,均由d控制。

  以圖3(a)所示反激式轉換器為例,其主電路仿真模型如圖3(b)所示。在圖3(a)中,lp為變壓器初級繞組電感;變壓器變比為1:n。反激式轉換器實際上就是雙繞組buck-bccst轉換器,因此圖3(b)中的仿真模型符號包括pwmbck和pwmbst兩個受j控制的理想變壓器,變比分別為1:d及d':n。結合表可知,當n=1時,圖3(b)即為buck boost電路的仿真模型符號。當沒有pwmbst時即為buck電路的仿真模型符號,而沒有pwmbck時(且n=1)即為boost電路的仿真模型符號。

  pwmbck的仿真等效電路子電路與圖2相同。而pwmbst的仿真等效子電路還要考慮d'=1-d是如何產生的,故與圖2的電路形式不同。圖4所示為pwmbst仿真模型等效子電路。


圖3 反激式轉換器及其spice仿真模型

圖4 pwmbst仿真模型等效子電路

  圖4中,r1=0.01ω為輸人電阻。電壓源e1和電流源g2,分別為

  節點⑤的電壓u5=urd代表導通比d。節點⑧的電壓u8=1-d=d',它由ud1=ed1=-d兩個電壓源串聯而成,因此urd1即為導通比d'。圖中rd=rd1=1mω

  以上所述的仿真模型都是按連續導電模式建立的,對于不連續導電模式(lcm),開關轉換器功率開關管的spice仿真模型可以參閱proceedings of powercon 8.1981。

  對于pwmbck和pwmbst兩個等效子電路可以分別編制spice仿真子程序。

  對于圖2,pwmbck子電路仿真子程序如下:

歡迎轉載,信息來源維庫電子市場網(www.dzsc.com)



  為了介紹方便,以正激式開關轉換器為例進行說明。假設隔離變壓器的變比為1∶n。只討論連續導電模式。這時晶體開關管(及隔離變壓器)的仿真符號如圖1所示,它是一個由導通比d控制的理想變壓器,其變比為1:dn,等效子電路的仿真模型如圖2所示。

  在圖1中,g1表示電流源,e2表示電壓源

  導通比d用電阻rd上的電壓urd表示,見圖2中的節點⑤。

 
 圖1 正激式轉換器開關管的仿真符號   圖2正激式轉換器開關管的等效子電路仿真模型

由式(14-36)及式(14-37)可知,g1和e2為非線性受控源,包括二階項dl2或du1,用xa表示d,xb、xc分別表示i2、u1。可以用下面的多項式表示非線性受控源

  如果用電阻ro上的電壓uro表示xb,則xb=uro,假設xb=d,則p4=n/r。

  如果用y表示電壓源e2,則xa=d,xb=u1,p4=n。式(14-40)可以在子程序內規定,用描述語言表示為:

  例如,g1 1 2 (2) 6 3 5 0 0000 100.0

  表示受控電流源g1,節點號n+=1,n-=2,該受控源是二維的。控制變量節點號:nc1+=6,nci-=3(即第一個受控變量為uro),nc2+=5,nc2-=0(第二個控制變量為d),p0=p1=p2=p3=0,p4=100表示n/r。=100。

  圖1及圖2為正激式開關轉換器電路中功率開關管(及隔離變壓器)的仿真模型(符號及子電路)。對于各種類型的開關轉換器,功率開關管仿真模型中的理想變壓器變比見表


  表 開關轉換器功率開關管仿真模型理想變壓器變比
  注:正激式和反激式電路中隔離變壓器變比為1∶n

  buck-boost及反激式轉換器電路的仿真模型中有兩個理想變壓器,均由d控制。

  以圖3(a)所示反激式轉換器為例,其主電路仿真模型如圖3(b)所示。在圖3(a)中,lp為變壓器初級繞組電感;變壓器變比為1:n。反激式轉換器實際上就是雙繞組buck-bccst轉換器,因此圖3(b)中的仿真模型符號包括pwmbck和pwmbst兩個受j控制的理想變壓器,變比分別為1:d及d':n。結合表可知,當n=1時,圖3(b)即為buck boost電路的仿真模型符號。當沒有pwmbst時即為buck電路的仿真模型符號,而沒有pwmbck時(且n=1)即為boost電路的仿真模型符號。

  pwmbck的仿真等效電路子電路與圖2相同。而pwmbst的仿真等效子電路還要考慮d'=1-d是如何產生的,故與圖2的電路形式不同。圖4所示為pwmbst仿真模型等效子電路。


圖3 反激式轉換器及其spice仿真模型

圖4 pwmbst仿真模型等效子電路

  圖4中,r1=0.01ω為輸人電阻。電壓源e1和電流源g2,分別為

  節點⑤的電壓u5=urd代表導通比d。節點⑧的電壓u8=1-d=d',它由ud1=ed1=-d兩個電壓源串聯而成,因此urd1即為導通比d'。圖中rd=rd1=1mω

  以上所述的仿真模型都是按連續導電模式建立的,對于不連續導電模式(lcm),開關轉換器功率開關管的spice仿真模型可以參閱proceedings of powercon 8.1981。

  對于pwmbck和pwmbst兩個等效子電路可以分別編制spice仿真子程序。

  對于圖2,pwmbck子電路仿真子程序如下:

歡迎轉載,信息來源維庫電子市場網(www.dzsc.com)



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