计算机仿真 单端反激DCDC电路仿真实验报告 实验五.docx
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计算机仿真单端反激DCDC电路仿真实验报告实验五
BeijingJiaotongUniversity
单端反激DC/DC电路仿真
实验报告
姓名:
TYP
班级:
电气0906
学号:
********
指导老师:
***
完成日期:
2015.5.26
一、实验内容
利用simpowersystems建立单端反激电路的仿真模型。
输入直流电压源,电压28V,输出电压5V,电压纹波小于1%,输出额定功率30W,最小负载电流0.1A。
电路开关频率50KHz,整流二极管通态压降0.8V,计算必须的电感(变压器电感),电容,变压器的变比,功率管的工作占空比,并选择开关管(选择MOSFET)及二极管。
(1)满负载的仿真。
DC/DC变换器输出功率30w,仿真时间0.2s。
观察并记录MOSFET的工作波形(电压,电流波形),输出整流二极管的工作波形(电压,电流波形),输出波形。
(2)小负载的仿真。
DC/DC变换器输出功率0.5w,仿真时间0.2s。
观察并记录MOSFET的工作波形(电压,电流波形),输出整流二极管的工作波形(电压,电流波形),输出波形。
二、仿真参数的计算
1、DCM模式时器件的选择
(1)变压器变比及开关管控制信号占空比选择:
取Vs=56V,
(2)占空比选择
(3)原边电感大小的计算
(4)滤波电容大小的计算
2、CCM模式时器件的选择
(1)变压器变比及开关管控制信号占空比选择:
取Vs=56V,
(2)占空比选择
(3)原边电感大小的计算
最小负载电流0.1A,则最大电阻有10欧,原边电感量:
(4)滤波电容大小的计算
三、仿真波形及数据
1、满负载仿真(R=(5V)2/30W=0.83Ω)
(1)DCM模式
主电路为:
28V直流电源经过MOS开关管,连到变压器的左边,变压器右边连接一个反向二极管,经过滤波电容,连到电阻负载上,其中变压器为电器隔离的元件。
然后用测电流的元件和测电压的元件分别显示MOS管电压、MOS管电流、二极管电压、二极管电流和输出电压的波形。
具体连接图和参数设置如下图所示:
仿真波形如下图所示:
①MOSFET管通过的电流、电压波形
②二极管电流波形
③二极管电压波形
④输出电压波形
输出电压的细微波形
(2)CCM模式
具体参数设置如下图所示:
①MOSFET管通过的电流、电压波形
②二极管电流波形
③二极管电压波形
④输出电压波形
输出电压的细微波形
2、小负载的仿真(R=U2/P=(5V)2/0.5W=50Ω)
(1)DCM模式
①MOS管电流、电压波形
②二极管电流波形
③二极管电压波形
④输出电压波形
(2)CCM模式
①MOS管电流、电压波形
②二极管电流波形
③二极管电压波形
④输出电压波形
四、实验结果分析
当开关管S导通时,输入电压Uin加到变压器的原边绕组N1上,由于变压器对应端的极性,副边绕组N2为下正上负,二极管D截止,副边绕组N2没有电流通过。
当S截止时,副边绕组N2极性上正下负,二极管D导通,此时S导通期间储存在变压器中的能量便通过二极管D向负载释放。
在工作过程中,变压器起了储能电感的作用。
当满负载时,磁化电流连续。
当S截止时间较小时,在截止时间结束时,副边电流将大于0,在这种状态下,下一周期开始S重新导通,原边绕组电流则不会从0开始。
而是按Uin/L1的斜率线性上升。
当小负载时,可以看出,波形更加尖锐(类似于冲击)。
负载电压由于积聚的作用,不断升高。
磁通复位原则是单端反激DC/DC变换器的最重要原则,如果在开关管关断时间内磁通没有复位,磁通将随着周期的重复而逐渐增加,工作点逐渐上移,使得电流增大,磁芯饱和,造成开关管的损坏。
变压器参数设置对仿真结果又非常大的影响,如果参数设置不对,就无法得到正确的结果。
工作在磁化电流连续的状态下,单端反激式变换器的输出电压Uo只决定于原、赴边绕组的匝数比、脉冲导通时间与截至时间之比和输入电压Ud,而和负载大小无关。
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