Вполне дельное предложение. Поэтому создаю указанную тему. Может из этого что-нибудь путное да выйдет...

Немного о целях. Я хочу попытаться промоделировать наиболее характерные режимы работы преобразователей напряжения, чтобы продемонстрировать преимущества и недостатки тех или иных топологий преобразователей, а также влияние на процессы в преобразователях паразитных параметров компонентов и методы борьбы с ними. Не знаю, насколько посильная эта задача, но попытаться можно. Надеюсь, что уважаемое сообщество тоже примет в этом процессе посильное участие, поскольку очевидно, что в одиночку я не справлюсь по ряду объективных и субъективных причин. Главная проблема – последний раз я держал в руках паяльник и щуп осциллографа в далеком 1995 году. И с тех пор моя работа ни прямо, ни косвенно не связана не только с преобразовательной техникой, но и с электроникой вообще. В настоящее время я журналист в газете областной администрации. Пишу это к тому, чтобы не было недопонимания – за 12 лет очевидно, что я существенно утратил квалификацию и главное – не могу на практике проверить достоверность результатов, получаемых при моделировании.

Зачем мне все это надо – вразумительно объяснить не могу. Будем считать, что это хобби, замешанное на ностальгии по былым временам. Плюс жалко, что весьма неплохое образование и кандидатская степень, полученные мною в области преобразовательной техники, оказались невостребованными. Я попал в тот «демогфический провал» выпускников начала 90-х, который хорошо виден на возрастной диаграмме участников этого форума (в разделе «опросы»).

Если совместными усилиям в этой ветке появятся демонстрация основных проблем и подводных камней проектирования преобразователей напряжения в моделях для симулятора, то, думаю, это будет неплохое подспорье новичкам. А поскольку это для меня хобби – я вполне могу позволить себе тратить на это время и силы. Правда, очевидно, что все это будет проистекать очень небыстро, поскольку иногда еще и работать надо.

На этом лирическое отступление считаю законченным.



Итак, по теме. Поскольку от уважаемого gyratorа прозвучало предложение сравнивать все на модельках, а уважаемый Прохожий сформулировал преимущества и недостаки флайбека при работе в режиме непрерывных и прерывистых токов, с этого и начнем. (предыстория здесь - http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=39519)

Завтра я постараюсь выложить модельки, иллюстрирующие вышесказанное, а пока о методике сравнения.

Несмотря на мое скептическое отношение к комплексному сравнению схем на основе результатов моделирования, сравнение отдельных характеристик и демонстрацию особенностей считаю вполне возможной и весьма полезной в связи с этим хотел бы попросить совета по поводу методики такого сравнения.

Я считаю целесообразным проводить сравнение при трех значениях входного напряжения - 9 В, 24 В и 308 В, четырех значениях выходного напряжения - 5В, 12В, 60В, 300В, четырех значениях мощности 5Вт, 20Вт, 60Вт, 300Вт и трех значениях частоты – 100кГц, 250кГц, 500 кГц. Думаю, при этом можно будет говорить о тенденциях.
Такой сравнительный анализ на идеализированной модели вряд ли представляет практический интерес. Поэтому при расчетах нужно использовать модели реально существующих компонентов. И вот в этом месте мне нужна помощь – я не знаю современную элементную базу. Поэтому буду весьма признателен специалистам за помощь в выборе наиболее типично применяющегося в для каждого из рассмотренных вариантов силового транзистора и выпрямительного диода (синхронное выпрямление пока не рассматриваю).
Хотя бы по некоторым случаям:
Вар. 1. Вх. 9В, вых. 5В, f=250кГц, P=20Вт
Вар. 2. Вх. 9В, вых. 300В, f=250кГц, P=20Вт
Вар. 3. Вх. 24в вых. 5В, f=250кГц, P=60Вт
Вар. 4. Вх. 24в вых. 5В, f=100кГц, P=300Вт
Вар. 5. Вх. 24в вых. 300В, f=100кГц, P=300Вт
Вар. 6. Вх. 300в вых. 5В, f=100кГц, P=60Вт
Вар. 7. Вх. 300в вых. 12В, f=100кГц, P=60Вт
Вар. 8. Вх. 300в вых. 60В, f=100кГц, P=300Вт

Кроме того, буду признателен за любые предложения как по методике, так и по реализуемым вариантам.

При частоте коммутации 100 Гц преобразователь работает в режиме разрывных токов дросселя. Стало быть, согласно малосигнальной модели, в передаточной характеристике должен быть один низкочастоный полюс (slva061, с. 18). Поэтому непонятно запаздывание фазы на 180 гр. И еще там должно быть усиление на постоянном токе - примерно 27 раз.
Вообще, интереснее режим непрерывных токов. Предлагаю попробовать с частотой коммутации 100 кГц и посмотреть частотные характеристики примерно до 1/3 частоты коммутации. Малосигнальная характеристка - там же, на с. 16. Должны увидеть двойной комплексно-сопряженный полюс, нуль в левой полуплоскости и нуль в правой полуплоскости.

Фаза была 180 гр. на DC потому что duty cycle у меня на самом деле уменьшался при увеличении входного AC напряжения. Исправил. Усиления на постоянном токе не было, потому 0.5 duty cycle соответствовал не 0.5В входного AC, а 5В. Сейчас на DC усиление 20 dB. Ну тоже не 27 раз.

Аналитические формулы из SLVA061 я могу явно построить в NL и сравнить с симуляцией.

А вот картинка процесса при D=0.5.
Вы уверены, что все номиналы правильные? Мне очень не нравится вид и амплитуда тока через L1 и пульсации выхода. Это должно быть 100 Гц или 100 кГц?

Номиналы правильные, частота должна быть 100 кГц. А здесь ток в дросселе нелинейный, потому что на него существенно влияет падение напряжения на его омическом сопротивлении.
Аналитические выражения не всегда есть в наличии, кроме того, их надо линеаризовывать вручную. boost - это сравнительно простой пример (система второго порядка). А вот, например, SEPIC, даже без учета паразитных элементов (ESR), - это уже четвертого порядка. Идея моделирования как раз в том и состоит, чтобы получить передаточную характеристику "автоматически".
Вот один из вариантов как это делается в PSpice:
http://www.ee.bgu.ac.il/~pel/pdf-files/jour109.pdf

А вот картинка симуляции в микробульке

Кусочек включения и выход на режим стильбизации.

Прошу прощения, я по-ошибке делал 100 Гц. Пересчитаю.


А что, осцилляции (на красном графике например) реальные, или артефакт симуляции?

Сообщение отредактировал nl5 - Feb 11 2009, 18:43

Вполне. Хотя в реалии их давят RC-демпферами, а кроме того в модельке несколько завышена индуктивность рассеяния первички транса и не учтены потери в сердечнике транса, поэтому паразитный контур имеет высокую добротность.

Вот симуляция на правильной частоте, почти что совпадающая с графиком формулы на стр. 16. (По крайней мере на низкой и высокой частоте. А почему в середине не совпадает - ошибка малосигнальной модели?

И также Discontinuous mode. (D=0.2, R=200), в общем похоже (формула на стр. 18)

Сообщение отредактировал nl5 - Feb 11 2009, 21:06

Может где-то ошиблись в формуле? Я вот попробовал скрипт матлаба - все очень похоже на результаты симуляции.
С режимом DCM в принципе тоже понятно - там в модели для простоты убрали ESR конденсатора.

Сообщение отредактировал wim - Feb 11 2009, 22:12

Понял: была слишком большая амплитуда вх.сигнала (девиация скважности). Переделал с ну совсем малюсенькой амплттудой (0.01), стало идентично. Подозреваю, что с discontinouos модой была та же проблема. Ну что же, это всего лишь доказательство, что программа правильно использует закон Ома, не более того. И все неправильные результаты симуляции не от того, что симулятор плохой, а симулируется не то, что хотел пользователь.

Интересно еще увеличить L раз в десять, чтобы wz2 попал в диапазон исследумых частот. А сколько времени программа считала?

Вот результат для L=270mk. 25 точек по частоте, считает 4 минуты, из них ровно половина уходит на 3 низших частоты: 77, 62 и 50 Гц.
Хотя нет, на самом деле я еще сначала прогнал просто транзиент 15 секунд, и запомнил установившееся значение в IC. Так что плюс 15 секунд.

Я так понимаю, программа строит АЧХ и ФЧХ по точкам, потом соединяет их линиями. Если отбросить низкие частоты, то сколько можно получить точек на декаду за приемлемое время? Я к тому, что если точек слишком мало, а корни расположены близко по частоте, можно пропустить что-нибудь интересное?
Еще интересный вопрос - а фазовые траектории программа умеет рисовать?
Вот тут примеры применительно к силовой электронике:
http://www.hamill.co.uk/pdfs/isacipes.pdf
http://www.hamill.co.uk/pdfs/laccws__.pdf
http://www.hamill.co.uk/misc/laccws.zip

Конечно...


Да, по точкам. Можно считать с линейным шагом (постоянным) или логарифмическим по частоте. Кстати, наверное сделаю "лист": список произвольных точек частоты, чтобы мельчить шаг в интересующем диапазоне. Есть и другие варианты, типа Zoom по частоте, когда сначала рассчитывается с крупным шагом, а затем нужный участок с мелким шагом, и все данные объединяются. Это сделано, но закомментировано, чтобы не усложнять интефейс, так как не было запросов.

О времени: если сдвинуть нижнюю частоту вверх на 100 Гц, то уже в два раза быстрее будет. И время очень примерно пропорционально количеству точек по частоте. Если предполагается считать много раз и важно время расчета, то можно много чего соптимизировать в параметрах расчета, в зависимости от того, какая нужна точность: 1%, 5% или 10%, например.

А диаграмму бифуркации (все время пытаюсь найти какой-то подвох )?

А зачем его искать? Если что-то нужно, и пригодится другим, скажите, сделаю. Если это больше никому не надо, то тоже сделаю. Бесполезные вещи у меня уже и так есть (Nichols plot, например. Красивые картинки, но понятия не имею, кому бы оно понадобилось...только большим теоретикам?). Но это уже как договоримся