
我們來談談在pspice的仿真中一些磁性元件的應用。因為電感元件的參數比較單一,而且在仿真中,主要是仿真元件的電子特性。所以,這里就不談電感,而主要討論一下變壓器和耦合電感的問題。
不少朋友在使用pspice仿真的時候,只會使用元件庫中的幾個理想化的耦合電感和變壓器模型,卻不會用那種帶磁芯參數的耦合電感和變壓器。下面讓我們畫一張原理圖,把常用的理想化的和非理想話的耦合電感及變壓器包含進去,進行一個仿真比較,這樣才能掌握模型的特點,從而在實際工作中運用。
在這張原理圖中,我們一共放置了5個耦合電感和變壓器模型。其中左邊的2個是理想化的,右邊三個是非理想化,模擬的是帶著實際的磁芯的磁性元件,磁芯的規格是3C90材質的ER28L。
有必要先簡單說一下耦合電感這個模型,讓一些剛入門的朋友便于自己動手嘗試。在圖中的K1、K2、K3就是以耦合電感為核心構造的幾個變壓器。我們構造這種變壓器的時候,需要放置一個耦合電感模型K_Linear或K_Break或一個帶磁芯的耦合電感模型例如K3所用的ER28L_3C90這個模型。然后需要根據實際的需要放置一個電感模型作為繞組,有幾個繞組就放幾個電感模型,但對于一個耦合電感模型,繞組不能超過6個。
下面說說這幾個模型的設置。
左邊兩個理想化模型:
K1:耦合電感模型為K_Linear,繞組為L1和L2,必須雙擊K_Linear模型在其參數L1中輸入L1,在參數L2中輸入L2,才能實現兩個繞組的耦合。耦合系數設定為1,說明是完全耦合。電感L1和L2的電感量,就代表繞組的電感量。我們設定L1為250uH,L2為1000uH。這就意味這初級與次級的匝比為1:2。因為電感量之比是匝比的平方。
TX1:采用理想變壓器模型XFRM_LINEAR,這個模型只有兩個繞組,雙擊模型后設定耦合系數為1,兩個繞組的電感量也分別設定為250uH和1000uH。
右邊的非理想化模型:
K2:采用的耦合電感模型為KBreak,同樣還需要放置兩個電感,這里是L3和L4,雙擊KBreak的模型,設定耦合系數為1,參數L1為L3,參數L2為L4,把參數Implementation設置為ER28L_3C90。這里要注意了,電感L3和L4的參數分別為10和20。這個數字代表什么意思呢?是電感量嗎?不是,千萬注意,這里的意思是匝數!凡是采用了帶磁芯的模型,就不再用電感量來作為參數了,而是使用匝數。
TX2:采用的非理想變壓器模型XFRM_NONLINEAR,同樣這個模型只有兩個繞組。雙擊模型后,設定耦合系數為1,參數Implementation設置為ER28L_3C90,參數L1_TURNS和L2_TRUNS分別設置為10和20。很顯然,這里也是匝數。
K3:直接采用ER28L_3C90磁芯的耦合電感模型,繞組為L5和L6。雙擊耦合電感模型,設置耦合系數為1,參數L1為L5,參數L2為L6。把L5和L6的參數改成10和20。
為什么我這里要把采用ER28L_3C90磁芯的模型的匝比設定為10:20呢,因為這個磁芯的電感系數為250nH/N2,這樣剛好使初次級之間的電感量之比為250uH:1000uH,和理想模型的參數一致,方便仿真后結果的比較。
現在我們在每個變壓器的初級串一個0.001歐的電阻,次級接上10歐的負載。并放置一個峰值1V,頻率10KHz的正弦波電壓源給變壓器初級提供輸入信號,并雙擊這個信號源,設置初始相位為90度,如圖連接好電路,放置0電位的地。然后點擊菜單pspice項,選擇new simulation profile建立一個新的仿真。然后選擇時域仿真,見下圖:
設定仿真時間從0秒開始到1ms,最大步長100ns,跳過初始化偏壓點計算。
然后點擊菜單pspice,選擇Run,仿真就可以開始了。
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