PSPICE用于開(kāi)關(guān)電源最壞情況分析和蒙地卡羅分析.pdf

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1、電力電子技術(shù))年第期1(SIC用于開(kāi)關(guān)電源最壞情況分析和蒙地卡羅分析PPESatwSeICUsdetsoCfastrAaeyssadMnoCnatoerWAa”n1l5llSiwgtehonSrlwoeppylPPofiioEr廣州師范學(xué)院孫時(shí)生廣州51)用電路分析軟件:摘要SIC對(duì)帶反饋環(huán)的正激式脈寬調(diào)制M)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源進(jìn)行最壞情況分析和蒙W地PP卡羅分析,為在設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源時(shí)確定元件參數(shù)的誤差范圍提供了依據(jù)。Atr:eteasean5anonteeaoana5yeansotareareeenteonar-bsactThal鄧1dmlrl鄧1bmfsofwPSPICEimpl

2、nrdfowosr.wardexitesteowersuppleeanyssroaerteronenteerrorraneotee-dwihpywithfedbacklopThaliesulstfteriiotdfiigfhdvieeParalnetesr.:敘詞開(kāi)關(guān)電源計(jì)算機(jī)仿真脈寬調(diào)制Keywords二switehwersuPPly;eomPuetrsimulaiton;PpoWM1引言隨著計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的飛速發(fā)展,其應(yīng)用領(lǐng)n;l。欲,域不斷擴(kuò)大將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)引入到開(kāi)關(guān)L3z。電源的分析與設(shè)計(jì)中已顯得越來(lái)越重要筆者曾對(duì)、脈寬調(diào)制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓系數(shù)輸出電

3、阻和溫,度系數(shù)「’〕進(jìn)行了仿真分析并進(jìn)一步對(duì)其進(jìn)行最壞。情況分析和蒙地卡羅分析最壞情況分析是指電路中各元件值在某一范圍內(nèi)變化時(shí)對(duì)電路可能產(chǎn)生的最大影響,例如可能使輸出電壓變化的最大值。蒙,地卡羅分析是指電路中各元件值有誤差時(shí)在其誤。差范圍內(nèi)隨機(jī)取樣并計(jì)算輸出電壓經(jīng)多次取樣分析可得到一組輸出電壓值及每一電壓值可能出現(xiàn)的。機(jī)率通過(guò)設(shè)置不同的誤差范圍并進(jìn)行上述兩種分,、析可以全面準(zhǔn)確地了解元件誤差對(duì)該電路性能的圖1脈寬調(diào)制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源電原理圖,影響為設(shè)計(jì)電路時(shí)確定元件誤差范圍提供科學(xué)的「10V。依據(jù),當(dāng)電路元件數(shù)量較多且誤差范圍較大時(shí)由元件誤差所引起的電路指標(biāo)的變化是很難在實(shí)驗(yàn)室中

4、。測(cè)試到的而借助于計(jì)算機(jī)的快速運(yùn)算能力及強(qiáng)大。的數(shù)據(jù)處理能力卻可以輕而易舉地完成這一工作,PsPIcE軟件2[]是用于個(gè)人機(jī)的電路分析軟件經(jīng)不口v(out)時(shí)間,斷改進(jìn)已成為一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)工具可對(duì)電路進(jìn)行直流、交流、瞬態(tài)分析及分析一些較難測(cè)量到的電路特J、、、。:比如噪聲失真頻譜溫度特性等2電路簡(jiǎn)介圖1為具有反饋環(huán)的脈寬調(diào)制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源電原理圖。圖中,由場(chǎng)效應(yīng)管I、T2.3n〕5.24ms2.6ms28n招vM高頻變壓器及口V(uZ:+)令v(uZ:一)vv(uZ:。ut、)IZ整流二極管vDvD等元件構(gòu)成正激式DC/DC變。。換器〔3〕集成運(yùn)放ul與周圍元件構(gòu)成誤差放大器圖2

5、電路各點(diǎn)電壓波形;=,,(out)設(shè)輸入電壓u30v開(kāi)關(guān)頻率為20kzH對(duì)該電源輸出直流電壓U波形在起動(dòng)后迅速上,。電路進(jìn)行瞬態(tài)分析,以求得時(shí)域電壓電流波形,結(jié)果升經(jīng)過(guò)幾個(gè)周期的振蕩達(dá)到穩(wěn)態(tài)值(6V)在如圖2所示。2·7處t)二6.06v(用,msUou(游標(biāo)測(cè)得)與穩(wěn)態(tài)值的電力電子技術(shù)年第期誤差為,可認(rèn)為已進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。圖中“+),,十5.1一一4.4%。v(姚時(shí)輸出電壓的誤差為若這一結(jié),:v(U卜)分別為脈寬調(diào)制器姚的輸入鋸齒電壓果不滿足要求可減小元件值的誤差范圍再進(jìn)行分。,,。和輸入誤差電壓額定負(fù)載時(shí)誤差電壓在鋸齒波析直到輸出電壓誤差滿足要求為止,因::電壓的中部而u的輸出

6、矩形脈沖電壓v(認(rèn)4蒙地卡羅分析.。,ou)t的占空比為05因電路沿未完全進(jìn)入穩(wěn)態(tài)故、設(shè)圖1中所有電阻電感元件的誤差范圍仍為,::一)v(:,,誤差電壓v(u仍在變化輸出脈沖從士10%隨機(jī)取樣次數(shù)設(shè)為5對(duì)電路實(shí)施蒙地卡羅。。ut)。,的脈寬也在隨之變化分析計(jì)算機(jī)將依次對(duì)不同的取樣值進(jìn)行計(jì)算53最壞情況分析及結(jié)果次計(jì)算的結(jié)果以時(shí)域波形(圖4)和條狀分析圖(圖。設(shè)電路中所有電阻電感元件的誤差范圍是5)的方式給出圖4中5條曲線分別代表5次取樣士10%,用PSPICE對(duì)電路進(jìn)行最壞情況分析可得的分析結(jié)果。在2.7ms處,輸出電壓的最大值為.,.。。623V5V55出此誤差對(duì)輸出電壓造

7、成的最大影響首先將圖1最小值為86圖中有個(gè)高度不等,,電路中所有的電阻R和電感L由理想元件模型換的條狀圖形其位置代表輸出電壓范圍其高度代表,。:n為有誤差的元件模型再設(shè)置元件相對(duì)誤差范圍進(jìn)電壓出現(xiàn)的機(jī)率例如第一個(gè)條狀圖表示在次,.,。入ModelEditor對(duì)話框鍵入DEV=10%然后進(jìn)取樣分析中有40%(2次)的輸出電壓在585一.。。5V之間5的5行最壞情況分析計(jì)算機(jī)首先對(duì)每個(gè)參與分析的元93在圖表格中可看到次模擬中最高輸出電壓為6.230v,最低為5.85746V,與圖4件值在誤差范圍內(nèi)變化時(shí)對(duì)輸