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【我是工程师第三季】基于saber软件的电源仿真
阅读: 12835 |  回复: 92 楼层直达

2017/03/14 16:57:21
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cjhk[版主]
电源币:624 | 积分:63 主题帖:29 | 回复帖:131
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军长

QQ截图20160321155901  【有奖DIY】工程师本色上演 设计征集活动

QQ截图20160321155901 日本之旅(一)回忆感超强的历史,充满期待的未来 你要不要也来看看




    我是工程师第三季准备写点关于saber软件的电源仿真技术。

    saber软件优于其它仿真软件的地方在于它能够很好的解决电源环路仿真控制的收敛问题,我也是边学边用,希望对大家有帮助。

具有清晰的-55至125的八通道D型触发器 IO-Link数字输入集线器参考设计 面向 1000mA 空间受限类应用的同步降压稳压器
4位同步二进制计数器16-TSSOP -40至85 通过EMC/EMI测试的双线制4-20mA发送器设计 具有超低 IQ 的 60V、100mA 双模同步降压稳压器
CMOS可预置二进制加/减计数器 用于人机界面应用的低功耗电容式触摸解决方案 高速、4A、600V 高侧/低侧栅极驱动器
2017/03/15 08:08:07
2
lingyan[实习版主]
电源币:4145 | 积分:37 主题帖:15 | 回复帖:568
LV7
旅长
学习一下
2017/03/15 09:18:08
3
417zhouge[版主]
电源币:834 | 积分:121 主题帖:9 | 回复帖:947
LV9
军长
2017/03/17 11:17:47
4
cjhk[版主]
电源币:624 | 积分:63 主题帖:29 | 回复帖:131
LV9
军长

    最近正在边学边用saber仿真软件。说说我个人目前的心得体会吧。

    我比较熟悉的仿真软件是multisim,这款软件其内部的电路模型相较与saber软件的电路模型简单多了。换句话说saber软件的电路模型更加接近与实际的电路。好处就是电路的仿真更加符合实际情况,坏处就是需要考虑设置的参数多了不少,不易于上手。

    saber软件优于常规仿真软件的另一个特点是其磁性元件的参数设置较复杂,需要花点时间熟悉。

2017/03/21 13:50:59
5
pizige5241
电源币:1 | 积分:0 主题帖:8 | 回复帖:67
LV4
连长
占个位,仔细听你讲。
2017/03/21 14:39:02
6
sinee_liuwang
电源币:0 | 积分:3 主题帖:1 | 回复帖:4
LV1
士兵
刚好可以参照大神的学习下 哈哈。。
2017/05/14 20:02:56
74
你是我戒不掉的烟
电源币:0 | 积分:3 主题帖:2 | 回复帖:7
LV2
班长
你好,我现在刚学习Multisim软件,遇到一点问题,就是系统里没有我需要的芯片,而设置芯片参数里也不能具体设置引脚功能,这该怎么办了?
2017/05/15 08:00:20
75
cjhk[版主]
电源币:624 | 积分:63 主题帖:29 | 回复帖:131
LV9
军长

自己新建模型,不过需要你了解spice语法编程。

我们常规的做法是通过脉冲激励源将电源拓扑的功能仿真出来,知道自己设计的拓扑没有问题后,通过实物验证即可。

2017/05/15 19:01:48
76
你是我戒不掉的烟
电源币:0 | 积分:3 主题帖:2 | 回复帖:7
LV2
班长

谢谢,我试一下

2017/07/31 17:09:13
85
zhangning029
电源币:0 | 积分:3 主题帖:18 | 回复帖:14
LV4
连长

楼主的知识真是丰富,我算是长了一回见识。。。

最近在做一款48V转230V的逆变器,前级采用推挽升压,用saber2012搭建的仿真模型如下:sr.zip

我这边搭了一个模型,输出电压上升很慢,请大师兄看一下,谢谢了

2017/03/22 18:39:29
7
桃花
电源币:0 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:3
LV1
士兵
大神,安装软件分享下呗,afrlqgb@163.com
2017/03/27 10:24:43
8
cjhk[版主]
电源币:624 | 积分:63 主题帖:29 | 回复帖:131
LV9
军长

    最近花了不少的时间在学习sbaer软件,相较于multisim仿真软件来说,前者上手难度大了不少,但其仿真功能也强大了很多。

  《开关电源技术闲思》一帖中,我使用mutilsm软件对常规的开关电源进行了开环仿真操作,个人觉得此帖对于大家入门有很大的帮助。saber仿真一帖,我想将难度提高一点,讲一点开关电源中的技术难点,主要针对电源技术中的磁材特性展开讨论。

2017/03/27 10:36:59
9
cjhk[版主]
电源币:624 | 积分:63 主题帖:29 | 回复帖:131
LV9
军长

    很多初学者对于仿真软件的理解是电路原理图的直接复制。什么意思呢,通俗的解释是初学者希望仿真软件可以直接将自己设计的电路运行起来。这样的理解不能说错,但至少是片面的的,大家不能对仿真软件寄予过高的期望。

    仿真软件中的元器件并不是真正的元器件,而仅仅是真实器件的模型构造而已。很多时候,模拟电路直接通过仿真软件搭建运行是行不通的,导致的结果就是软件报错,专业术语叫作不收敛。

2017/03/27 10:52:25
10
cjhk[版主]
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LV9
军长

    针对仿真软件不收敛问题解释一下。

    我们知道开关电源是一个闭环控制系统,通电瞬间至其稳定工作是需要一段时间的。在这段时间中,系统由开机状态过渡到振荡状态,最终趋于稳定状态。这是现实世界中开关电源正常工作所经历的过程。

    而基于仿真软件设计的电路系统,它也需要经历上述过程,最终达到稳态。但由于元器件,电子线路等均是基于实物的仿真模型,所以实际上,仿真电路系统在运行时不能趋于稳态,也就是说它一直处于振荡状态,最终导致软件出错。我们将处于振荡状态的电路问题命名为不收敛问题,也即发散问题。

    这就是为什么电路原理没有问题,但仿真电路却总是出错的原因。最终原因还是我们自己没有真正了解仿真软件的特点。

2017/03/27 11:06:36
11
cjhk[版主]
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LV9
军长

    仿真电路在实际的工作应用中,个人觉得其对我的帮助很大。

    我买了很多的电子类专业书籍,看到好的新奇的电路,我都要验证一番。在之前的帖子中我提到过我不相信浮于纸面上的知识。验证电路的方法有两种。我之前一直坚持采用实物验证法,即采用元器件直接将电路搭出来,元器件参数均手动计算,节点参数必须通过示波器万用表等测量并与书籍上提供的参数进行对比。这样的好处是直观,理解透彻,但是其弊端是不方便,成本较高,测试参数受限与手头上的仪器,遇到相对较复杂的电路,还需要颇费一点周折。

    而使用仿真软件来验证电路特性则方便很多,同时仿真软件中提供的各类测试仪器也较齐全。不过其缺点是受限于电子技术人员的水平,也即是其对电路的理解程度。如果水平较高者,看到好的电路,可以选择合适的器件模型来搭建电路,从而得到近似于实物的电气参数。对于菜鸟来说,由于其对电路的理解不透彻,只会依葫芦画瓢,导致的结果是电路仿真不收敛,从而报错。

2017/03/27 11:17:02
12
cjhk[版主]
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LV9
军长
    实物验证与仿真电路验证各有其优缺点,合理使用仿真电路,可以帮助大家快速提升电子技术水平。但真正把仿真软件用好的人,我目前遇到的不多。说这句话不是为了打击大家的学习热情,而是希望大家共同努力,埋头苦干,将自己的手艺学精。古语有云知耻近乎勇,愿人人皆是勇士,和大家共勉。
2017/03/30 16:15:27
13
cjhk[版主]
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LV9
军长

    这段时间将saber软件和multisim软件进行对比着学习,发现saber软件相较于后者确实有很多的优势。

    目前正在着手磁放大技术的学习,saber软件提供的磁材模型非常全面,对于个人的仿真学习相当有帮助。

    接下来我会把我个人使用saber软件仿真学习磁放大器的心得体会写出来,共享给大家。


2017/03/31 09:23:40
14
cjhk[版主]
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LV9
军长

    结合saber软件讲解磁放大技术之前,我想先提一个问题。在电子技术领域,哪些元器件可以当做开关。看到这个问题,很多朋友可能觉得太简单了。常见的用于开关的电子元器件有三极管,MOS管,晶闸管,继电器,交流接触器。

    上述元器件之所以能当做开关使用的原理很简单。三极管,MOS管,晶闸管是根据半导体PN结的特性实现的。继电器,交流接触器是通过电流产生的磁场吸合机械式开关实现的。这些元器件的工作原理很好理解。现在的问题来了,电感可以当做开关使用吗?

2017/03/31 09:32:44
15
cjhk[版主]
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LV9
军长

    初次接触这个问题,大家一定认为电感不可以当做开关使用。在很多人的常识中,觉得电感就是个滤波储能元件,怎么可以当做开关呢。前文讲述的用于开关的元器件好歹还有个控制端。电感这玩意就两端口,分别为输入端和输出端,连控制端都没有怎么当做开关呢?

    对于电感的认识,很多人还仅仅停留在直观认识的层面。下面我们就先从直观的角度来复习一下工字电感的组成。常规的工字电感通常由两部分组成,分别为漆包线绕制的感应线圈以及工字磁芯。这里的工字磁芯有两个作用,第一是负责电磁场转换,第二是当作绕制感应线圈的骨架。

2017/03/31 09:40:14
16
cjhk[版主]
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LV9
军长

    下图分为为工字电感的磁芯以及成品工字电感



2017/03/31 09:49:09
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cjhk[版主]
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LV9
军长

    在上文中,我们讲到电感只有两个端口,分别为输入和输出端口。这两端口分别对应着感应线圈的两头。它是怎么实现控制的呢。上文我们已经讲到电感是由感应线圈和磁芯组成的。既然感应线圈对应着输入和输出端口,很显然想在感应线圈上做文章是行不通的。那答案显而易见,想要把电感当做开关只能从磁芯的角度去思考其原理了。

   电感到底是怎么实现开关作用的呢,先埋个伏笔,明天开始正式讲解。

2017/04/01 11:36:54
18
cjhk[版主]
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LV9
军长

    继续更新。

    今天开始正式讲解磁放大器的技术原理。今天主要讲解有关磁的物理学概念。大多数人之所以觉得磁性材料难学,是因为他没有搞懂磁学相关的概念。夯实磁学概念是相对较痛苦的,但是一旦你真正理解了磁学的相关概念,对后面的磁性器件的原理以及设计帮助会很大。

    大家需要了解的第一个物理学常识,电和磁是一体的,二者相互依存,相互共生。至于说永磁体这类玩意,其实初期也是通过电生磁的原理,给这类材质充磁,从而使其可以长久的保存磁场。不过这类材质不是我们今天探讨的话题,可以忽略。

    

    

    

2017/04/01 11:58:07
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cjhk[版主]
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LV9
军长

    既然电和磁是相互依存,相互共生的,所以他们的物理特性具有很多的相似之处。

    电荷的运动靠的是电场的作用。电荷的运动通常被称为电流,而电场被称作电动势,通俗的讲法就是电压。

    磁性材料可以看作是由无数个微小的磁材分子组成的。这些微小的磁材分子在未加磁场时,其方向是随机排列的,整个磁材对外不表现磁性。当外加磁场时,这些微小的磁材对磁场很敏感,都顺着外加磁场的方向排列,整个磁材对外表现出磁性。

    如果撤去外加的磁场,整个磁材很快便失去了磁性,这类磁材称作软磁材料,反之称作硬磁材料。至于说这些磁材为什么对磁场的表现各异主要是由其原子结构决定的,在此忽略。

    

2017/04/01 13:01:43
20
cjhk[版主]
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LV9
军长

    上文提到的微小的磁材分子专业术语叫作磁畴,而外加的磁场称作磁动势,是不是和电动势有点类似。而单位长度的磁动势,我们称之为磁场强度,符号为H。

    在外加磁场的作用下,磁材被顺利的磁化了,则必然存在着磁路,使外加磁场可以作用于磁性材料,并形成回路。我们知道磁场的回路方向是由北极指向南极的。物理学中用磁通来描述客观存在的外加磁场作用于磁材所形成的回路。

    如何描述单位面积中的磁通大小呢,这就引入了另一概念,磁通密度。前人用磁通密度这一物理量来衡量单位面积中的磁通大小。磁通密度还有另一个名称叫作磁感应强度,符号为B。

    上面的诸多概念总结如下:磁动势作用于磁材,使磁畴发生定向偏转,从而形成磁通。穿过单位面积中的磁通量被称为磁通密度。

    

2017/04/01 13:11:37
21
cjhk[版主]
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LV9
军长

    电流形成的原因是因为电动势作用于电的良导体,导致电荷的定向移动,从而形成电流。这和上文提到的磁通的形成是否有很多的类似处呢?

    其实物理学中很多的概念均是相通的,只不过换了几个名词,很多人就懵了。

    明天继续讲解磁相关的物理学概念。

2017/04/05 13:11:28
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cjhk[版主]
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LV9
军长

    清明小长假结束,今天继续更新。

    前文主要讲了磁动势以及磁通密度的概念。今天讲讲围绕这两个概念衍生出的概念。

    我们知道不同的导电材质,其电导率不同。物理学中用电导率来衡量不同材质的导电能力,电导率符号为G,其与电阻为倒数的关系,同时电导率为电流和电压的比值。同样的道理,不同材质的磁材,其导磁率也是不同的,物理学中用什么来衡量呢。答案是磁导率,符号为u。磁导率等于磁通密度与磁动势的比值。

    对比着电导率的概念,大家是否发现磁导率的命名有很多的相似处呢。

2017/04/05 13:28:16
23
cjhk[版主]
电源币:624 | 积分:63 主题帖:29 | 回复帖:131
LV9
军长

    很多磁性材质的使用环境为真空状态,为此我们需要在真空中衡量一些磁材的导磁能力。显而易见,按照物理学中通常使用的衡量参数特性的套路,在此又得引入一个概念,相对磁导率。

    既然是在真空中衡量磁材的导磁率,首先得知道真空环境本身的导磁率如何,无数先贤实测得到真空的磁导率为4×Pi×???(具体数值大家自己百度一下,打数值太繁琐了,影响我的思考),符号为u0。

    前文我们讲到衡量磁材的导磁能力的参数为磁导率u,该磁导率我们认为是磁性材质的绝对磁导率。由此则相对磁导率=绝对磁导率/真空磁导率=u/u0。相对磁导率的符号为ur。

2017/04/05 13:53:59
24
cjhk[版主]
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LV9
军长

    电流的形成需要除了需要有电压,电的良导体,还需要什么呢?答案是闭合的回路。只有具备了上述三个条件,才能形成电流。我在此将该闭合的回路命名为电路。

    同样的道理,磁通的形成除了需要磁动势,磁的良导体,还需要什么呢?依旧是闭合的回路,在此我们假设空气不能导磁。唯有上述三个条件同时成立,磁通才能形成。物理学中将该闭合的回路命名为磁路。

    我们知道电导率G为电阻R的倒数。前文讲解了磁导率的概念,其符号为u。很明显磁学中也有一个对应的物理量,它就是磁阻,符号为Rm。磁阻用于描述磁性材料对磁通的阻碍能力。磁阻不仅与磁导率有关,还与磁路的长度及磁材的横截面积有关。通常磁阻与磁路的长度L成正比,与磁导率u及磁材的横截面积A成反比,即Rm=L/(u×A)。

    

2017/04/06 14:06:50
25
cjhk[版主]
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LV9
军长

    之前讲解的均是电场和磁场的相似之处,今天讲讲磁和电的区别。

    我们知道形成电流需要具备三要素,即电压,电的良导体以及闭合的回路。当回路断开,电流便消失了。

    虽然磁通的形成也需要三要素,即磁动势,磁的良导体以及闭合的磁路。但是当磁路断开,磁通并不是立刻消失的。磁通会在磁性材料中停留一段时间。磁通在不同的磁材中停留的时间各异。如果是软磁材料,当回路断开,很短的时间内,磁通便会消失。如果是硬磁材料,磁通会停留相对较长的时间。如果是永磁材料,通常认为磁通不会消失。

    

    

2017/04/06 14:24:22
26
cjhk[版主]
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LV9
军长

    物理学中如何衡量磁学中这一特性呢,这又得命名一个概念来解释该性质,专业术语叫作磁滞性。专业的解释为磁通密度B的产生滞后于磁场强度H。我的解释是磁通的形成滞后于磁场。

    下面把磁性材料的磁化过程描述一下。外加磁场由零开始递增,当磁场达到一定的阀值,闭合磁路中的磁通开始成正比例增加。当磁场达到某一值时,磁通开始趋于平坦,最终达到饱和,此数值称为饱和磁通。此时即使继续增加磁场,磁通也不会再增加。当撤去外加磁场,磁通开始消失,但却不是沿着之前的路线下滑,而是沿着另一条路线缓慢减少。当减小至某一数值,磁通便不会再减少。此一数值称为磁材的剩磁。

2017/04/06 14:31:42
27
cjhk[版主]
电源币:624 | 积分:63 主题帖:29 | 回复帖:131
LV9
军长

    接下来这张图便是磁材的磁滞曲线,看懂这张图,开关电源中的变压器以及磁放大器的原理便通了。


2017/04/06 14:38:35
28
cjhk[版主]
电源币:624 | 积分:63 主题帖:29 | 回复帖:131
LV9
军长
    明天讲讲不同磁材的磁滞曲线,真正看懂不同磁材的磁滞曲线,便可以理解磁放大器的特性了。

2017/04/07 09:54:29
29
zhaomingming
电源币:332 | 积分:0 主题帖:3 | 回复帖:40
LV3
排长
大神继续  端个板凳坐下听
2017/04/07 10:01:27
30
zhaomingming
电源币:332 | 积分:0 主题帖:3 | 回复帖:40
LV3
排长

是不是 

磁场强度相当于电压

磁导率相当于电导率

磁通量相当于电流

建议你把这些量的单位以及换算都列出来 这样更便于我们理解

 

2017/04/09 11:38:42
31
武二狼
电源币:62 | 积分:3 主题帖:6 | 回复帖:41
LV4
连长
能不能给个下载地址呢,大神
2017/04/10 16:34:07
32
cjhk[版主]
电源币:624 | 积分:63 主题帖:29 | 回复帖:131
LV9
军长

    继续更新。事情好多,感觉有点累。

    前文我将三种特性的磁滞回线贴出来了,不知道大家有没有看出点门道。今天针对这三种磁滞回线进行讲解。

    第一种软磁材料的磁滞回线,直观感觉该磁滞回线的面积窄而长。这说明什么问题呢。其实很简单,这说明该类磁材的磁导率较大,易磁化、易退磁(起始磁化率大)。同时该类磁材的饱和磁感应强度大,矫顽磁力较小,磁滞损耗也比较小。

    在外加磁场的作用下,该类磁材可以迅速磁化,当需要进行磁复位时,也仅仅需要很小的矫顽磁力。该类磁材一般用于继电器以及各种高频电磁元件(开关电源变压器及输出电感器)的磁芯磁棒等。

    

    

2017/04/10 16:54:10
33
cjhk[版主]
电源币:624 | 积分:63 主题帖:29 | 回复帖:131
LV9
军长

    接着讲讲第二类磁材硬磁材料的磁化曲线特性。

    由磁化曲线可知,该类磁材矫顽磁力较大,剩磁也比较大。同时该类磁材的磁滞回线面积大,相较与软材材料的磁滞回线,其宽肥了不少,导致的结果就是其磁滞损耗也大了不少。
    该类磁材一旦磁化后,可以较长时间的保持磁力,而不会轻易退磁。
适于制成磁电式电表中的永磁铁,耳机,扬声器等。

2017/04/13 12:53:30
34
cjhk[版主]
电源币:624 | 积分:63 主题帖:29 | 回复帖:131
LV9
军长

    事情较多,更新有点慢,还望诸位看官见谅。

    今天讲讲最后一种磁滞曲线,矩磁材料的磁化曲线。我们先看看矩磁材料的磁化曲线,如下所示:



2017/04/13 13:07:15
35
cjhk[版主]
电源币:624 | 积分:63 主题帖:29 | 回复帖:131
LV9
军长

    当刚开始外加磁动势(磁场强度)时,该类磁材其磁通密度(磁感应强度)很小,几乎可以忽略,外加的磁场通常是由外加电流所感应出来的。此时由该类磁材组成的电感可以理解为断路。

    当外加磁动势足够强时,该类磁材其磁通量开始以直线形式剧增,导致的结果是磁芯迅速饱和,当磁芯饱和后,磁材便失去了作用,此时由该类磁材组成的电感可以理解为短路。

    这便是磁放大器作为开关的原理之所在。

2017/04/13 13:15:13
36
cjhk[版主]
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LV9
军长

    由磁化曲线还可以看出该类磁材被磁化成功后,当撤去外加磁场,其剩余磁通很高,接近饱和磁通,也即其磁记忆功能很强。当外加反向磁动势给其去磁时,其磁化特性与正向磁化特性一样,迅速饱和,迅速复位。

    如果将饱和状态看作1,而复位状态看作0,这不就是开关的作用吗,这不就是二进制吗。

    根据这一特性,该类磁材可以用作磁放大器(磁开关)及脉冲变压器磁芯,也可以用作磁存储器,比如磁带,磁盘等。是不是感觉很有意思呢?


2017/04/13 13:23:16
37
cjhk[版主]
电源币:624 | 积分:63 主题帖:29 | 回复帖:131
LV9
军长

    其实看懂了各类磁材的磁化曲线,才表示你真正懂了磁材的特性,至于说设计变压器,制作电感器等都已经不在话下了,只需要根据需要选择不同的磁材罢了。

    我学习变压器的设计时,走了很多弯路,现在回想起来其实是没有真正理解磁化曲线以及磁学的诸多概念。在前文中,我将磁学概念与电学概念对比着讲解,这样可以方便后来者学习理解。

    磁学概念之所以难理解,是因为其相对与电学概念更抽象更晦涩。磁特性看不见,摸不着,但它却客观存在,在各行各业都有着广泛的应用。希望通过前文概念的梳理能让大家少走一点弯路。

2017/04/13 13:26:58
38
cjhk[版主]
电源币:624 | 积分:63 主题帖:29 | 回复帖:131
LV9
军长
    后面会给大家讲讲如何用saber仿真磁材的磁化曲线以及磁放大器在开关电源中的具体应用。毕竟前文讲的那么多知识需要有个着力点,也即是具体的应用。这样才能真正做到理论联系实际。
2017/04/14 14:09:47
39
xuthere
电源币:2 | 积分:0 主题帖:1 | 回复帖:10
LV2
班长
看了楼主这挂仿真的名说磁场的帖子,突然对磁场有一种拨云见日的感觉
2017/04/18 12:57:02
40
cjhk[版主]
电源币:624 | 积分:63 主题帖:29 | 回复帖:131
LV9
军长

    继续更新。

    今天继续讲讲磁滞回线的问题。隔了好长时间没有更新帖子,还望各位看官见谅。

    前文讲解的磁滞回线都是对称型的,也就是第一象限和第三象限的磁化曲线相对于原点是对称的。那有没有不对称的呢,当然有了。其实不同材质的磁化曲线特性是不一样的,且不同的磁化频率,其特性也是不一样的。

2017/04/18 13:01:05
41
cjhk[版主]
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LV9
军长

    借助万能的度娘,不同类型的磁化曲线特性如下:

    (1)正常磁滞回线,这是绝大多数磁性材料所具有的回线形状与原点是对称的,或称S型回线。
    (2)矩形磁滞回线,这一般可以用热处理或胁强处理材料的方法来得到。
    (3)退化磁滞回线,若某种材料经过磁场热处理或胁强处理后在一定方向获得了矩形磁滞回线,若当在其垂直方向进行磁化的,常常会得到近于直线的磁滞回线。
    (4)蜂腰磁滞回线,在少数磁性材料中,例如某些含钴的铁氧体和叵明伐(perminvar)合金,在中等磁场强度下的磁滞回线呈现特殊的形状,即在Br附近的B值显著降低形如蜂腰。
    (5)不对称磁滞回线,前面4种都称为对称回线。而对同时含有铁磁性和反铁磁性成分的材料(例如粉末状钴表面有氧化钴层),或者在恒定磁场中经过热处理的铁氧体,其磁滞回线常出现不对称。
    (6)饱和磁滞回线,当磁化场足够大,使磁化达到饱和状态,这样得到的正常磁滞回线即为饱和磁滞回线。

2017/04/18 13:10:12
42
cjhk[版主]
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LV9
军长

    接着从另一角度分析一下磁化曲线的特点。前文介绍的磁化曲线并没有考虑外加磁场强度的磁化频率,准确的说是忽略了外加磁场强度的磁化频率,这类磁化曲线称为静态磁化曲线,我个人的理解为理想磁化曲线。

    实际上我们真正关注的是动态磁化曲线,当外加磁场强度随频率不断变化时,这样得到的磁化曲线就是我们真正关注的磁化曲线,也即是实际的磁化曲线。

    动态磁化曲线通常比静态磁化曲线更宽更肥,因为动态磁化曲线将磁材的涡流损耗也包含在内。

    

2017/04/18 13:13:56
43
cjhk[版主]
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LV9
军长

    讲了这么多关于磁滞回线的概念,有什么用呢。

    其实用途很大,就说我们比较关心的开关电源的变压器,常规开关电源其频率特性一般都是50kHz以上,电源变压器其实工作在高频状态,磁芯的磁化过程也是周期性交变的,如果磁材的动态磁滞曲线不是很理想,必然磁材的涡流损耗加大了,导致变压器的效率低了,从而整个电源的效率也低了。

2017/04/18 13:17:06
44
cjhk[版主]
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LV9
军长

    磁材的动态磁滞曲线怎么得到了,我们大多数工程师购买的磁材都是通过某宝得到,除了磁材的材质,其余的几乎都不知道。那如何获得磁材的动态磁滞回线呢。

    自己手动测量之,接下来我会把我个人测量磁材的动态磁滞曲线的方法贴出来共享给大家,希望对大家有帮助。再好的理论也需要通过实验数据来验证。

    后会有期。

2017/04/18 14:19:38
45
gf1095
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LV5
营长
学习!版主加油!
2017/04/19 12:46:18
46
cjhk[版主]
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LV9
军长

    继续更新。

    今天将实测的磁滞回线的贴出来,帮助大家理解动态磁滞回线的概念。

    实物电路

其实实物很简单就是通过在磁环上绕制漆包线,从而测试该磁环材质的动态磁滞特性。


2017/04/19 12:48:12
47
cjhk[版主]
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LV9
军长

    在不同的频率下测试得到的磁滞回线,分别是10K,20K,30K

    10K磁滞回线

    20K磁滞回线

    30K磁滞回线


2017/04/19 12:49:22
48
cjhk[版主]
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LV9
军长
    明天将实测电路原理以及计算的方法贴出来,希望对大家有所帮助。
2017/04/20 14:47:01
49
探索者2
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LV4
连长
讲得不错,留个记号好好学习一下。
2017/04/21 16:07:49
50
cjhk[版主]
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LV9
军长

    今天将磁滞回线涉及的计算方法及电路原理图贴出来共享给大家。


2017/04/21 16:11:15
51
cjhk[版主]
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LV9
军长

    搞开关电源设计的公司很多都没有磁化曲线测试仪,通过上述的手段可以计算出磁材的最大磁感应强度,从而在实际设计中避免磁材出现磁饱和问题。

    不过手动计算磁材的磁饱和其实还是比较繁琐,如果有磁化曲线测试仪就方便多了。

    在计算有效磁路长度和磁芯横截面积时,我参考的是如下的技术文档,也共享给大家,方便大家学习。

磁性零件有效参数计算.pdf


2017/04/27 12:39:45
52
cjhk[版主]
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LV9
军长

    继续更新。最近一直出差中,没时间码文字,诸位见谅。

    saber软件一直在使用学习中,不过发现这款软件在电路仿真中经常莫名的出错,搞的心烦气躁的,还是修为不够。不过saber软件中磁滞回线的仿真模型很好调用,对于初学者理解磁滞回线,个人觉得帮助很大。

    

2017/04/27 12:43:52
53
cjhk[版主]
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LV9
军长

    接下来我讲讲如何调用saber软件中的磁滞回线仿真模型。我以视图的方式讲解,这样便于直观的操作理解。

    第一步:打开saber-sketch,如下图所示:



    

2017/04/27 12:45:42
54
cjhk[版主]
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LV9
军长

    第二步调出仿真模型库,软件最下方倒数第五个图标即是,如下图所示:

    第三步进入仿真模型库,如下图所示:



2017/04/27 12:47:18
55
cjhk[版主]
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LV9
军长

    第四步,调出磁滞回线仿真模型库,图标很好鉴别,如下图所示:

第五步,进入磁滞回线仿真模型库,如下图所示:


2017/04/27 13:25:34
56
cjhk[版主]
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LV9
军长

    第六步,进入磁滞回线仿真模型中,我们会看到默认的磁滞回线界面,好戏才刚刚开始,接下来大家会看到有三个图标,如下图所示:

这三个图标分别代表静态磁滞回线,磁芯选择,绕组仿真。

点击柳叶形按键,我们便可以对常规磁材的静态磁滞回线进行仿真实验,该磁芯模型有四种,分别为The Preisach Model ,Jiles-Atherton Model ,Linear Model,Table Look-Up Model (TLU) 。大家可以参照帮助文件来理解。默认设置使用第一种模型。个人觉得saber软件在磁学方面的仿真相当强大,目前接触到的仿真软件,我觉得数它第一。





2017/04/27 13:36:24
57
cjhk[版主]
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LV9
军长

    举一个例子,首先选择磁材模型为The Preisach Model ,磁场强度设置为300A/m,磁感应强度为0.5T,其余参数默认。

    静态磁滞回线如下图:

    静态磁滞回线详细参数



2017/04/27 13:37:38
58
cjhk[版主]
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LV9
军长

    动态磁滞回线:

    铁芯损耗:

    有效磁导率



2017/04/27 13:41:59
59
cjhk[版主]
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LV9
军长
    大家是不是觉得saber软件超级强大,这才是第一步,通过设置静态磁滞回线,从而得出动态磁滞回线,有效磁导率等一系列参数,接着再设置磁芯参数及绕组参数,最终便可以得到一个接近于实际参数的变压器模型。后面将磁芯设置及绕组设置再讲讲,希望能帮助大家更好的理解磁学的诸多概念,从而更好的理解变压器。
2017/06/10 16:39:04
78
shaolai_f
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LV3
排长
你这个静态,动态磁滞回线,铁芯损耗在那里调出的波形?
2017/05/15 22:15:42
77
心如刀割[版主]
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LV9
军长

功力还是有的。

想想我前后两次想熟悉saber,最后都是不了了之。

2017/05/02 13:32:38
60
cjhk[版主]
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LV9
军长

    继续更新。

    今天将saber软件中的模拟磁芯的设置以及模拟绕组的设置讲一讲。

    首先是模拟磁芯的技术参数。第一步选择如下图标,即红色磁芯图标,进入模拟磁芯界面,如下图:

    第二步设置模拟磁芯参数,包括有效磁路长度,磁芯气隙,磁芯叠片参数(通常铁氧体为非叠片形式,而硅钢片采用叠片形式),磁芯形状(方形,圆形,环形)






2017/05/02 13:40:54
61
cjhk[版主]
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LV9
军长

    设置好模拟磁芯参数,大家可以对它进行动态磁滞回线,有效磁导率等参数进行模拟仿真,模拟磁芯的设置和静态磁滞回线参数以及模拟绕组的设置其实是相互关联的,三者之间不同的设置会影响磁芯诸多参数的变化,这与实际变压器的参数已经非常近似,很强大。

    接下来讲讲模拟绕组的设置,第一步进入模拟绕组设置界面,如下图所示:

    第二步设置有效绕组窗口面积,选择window图标,设置窗口面积对应的长度和宽度,如下图所示:







2017/05/02 13:45:55
62
cjhk[版主]
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LV9
军长

    第三步点击add按键,设置骨架壁厚参数,绕组参数,绝缘层挡板参数等,如下图所示,首先设置骨架壁厚参数:



2017/05/02 13:49:22
63
cjhk[版主]
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LV9
军长

    接下来设置绕组参数,绕组参数和实际变压器的参数一样,涉及到很多的参数,包括匝数,线径,漆包线形状,绝缘板厚度等,如下图所示:


2017/05/02 13:52:30
64
cjhk[版主]
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LV9
军长

    初级绕组设置完成,接下来是次级绕组设置,设置流程大同小异,直接上图:



2017/05/02 13:54:39
65
cjhk[版主]
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LV9
军长

    所有参数设置完成后,运行winding仿真,得到该变压器的性能报告,如下图所示:


2017/05/02 13:55:34
66
cjhk[版主]
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LV9
军长

    最后是该变压器的模型调用,如下图所示:

2017/05/02 14:02:18
67
cjhk[版主]
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LV9
军长

    至此通过saber软件仿真变压器的设置到此结束,个人觉得这是非常强大的,对于电子工程师来说也是很有用的。很多电子工程师搞不懂变压器设计,对变压器的诸多参数不了解,大可以先手工计算,然后将变压器的计算参数输入saber软件,通过saber软件的模拟仿真功能进一步优化变压器参数。

    到目前为止,我觉得saber软件针对变压器的仿真功能是非常强大的,我也断断续续的玩multisim以及simetrix,感觉在模拟电源设计方面,multisim最容易上手,而simetrix在电源动态性能分析方面速度很快,但是他们对于磁性器件的仿真将较于saber还是有很大的差距的。

    不得不说saber软件在电源的动态仿真部分经常报错,搞的我多次想放弃。三种仿真软件各有其优劣,大家找最适合自己的那部分功能使用即可。

2017/05/09 12:38:20
68
cjhk[版主]
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LV9
军长

    今天讲讲磁放大器在开关电源中的用途。

    有些开关电源的输出通常不止一组,这就涉及到电源输出动态调整率的问题。常规的做法是将一组电源作为主输出,反馈网络与该组电源连接。其余几组输出通常采用开环控制,在其后加一级线性电源。这样设计能确保主输出的稳定性,同时也能确保辅助输出的稳定度。

    针对多路输出开关电源的交叉调整率有没有其它的思路呢,当然有。

2017/05/09 12:55:56
69
cjhk[版主]
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LV9
军长

    另一种思路就是多输出检测法,什么意思呢。我们知道对于单输出电压通常是采用分压电阻采样,将采集的电压送入补偿网络,如下图所示:

    

2017/05/09 13:04:54
70
cjhk[版主]
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LV9
军长

    多输出检测法顾名思义就是将多路输出电压采样后送入补偿器,这样可以确保每一路负载发生变化时,反馈网络均可以实现调节,但是各路的输出精度相对都会差一点,下图所示为多路输出检测法示意图:


2017/05/09 13:13:58
71
cjhk[版主]
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LV9
军长

    上述两种方法是较常见的针对多输出电压调节的电源设计方案,第三种方法是比较少见的方法,采用的是磁放大器原理实现。如下图所示,该图来源于《开关电源设计》一书:


2017/05/09 13:20:29
72
cjhk[版主]
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LV9
军长

    实话实说,上述采用磁放大器的原理实现输出电压的精确控制,在项目中我并没有真正去做过。至于前两种方法我用的较多的是第一种方案,成熟可靠也很简单。但这并不防碍我们去学习理解磁放大器的原理。

    现今单片机技术成熟稳定,成本也较低,磁放大器方案使用的越来越少。在电子管时代,磁放大器技术在工业及军事领域应用非常广泛,老式的自动火炮填弹技术就是采用的磁放大器技术。了解磁放大器技术可以让我们更好的理解磁学技术,以及电磁学的发展历程。

    至此这一帖算是结束了,在这一帖我只是泛泛的谈了一点磁放大器的技术,如果大家感兴趣可以去找找磁放大器技术的书籍,个人觉得还是比较有意思的。

    还是那句话,累并快乐着,和诸位共勉。

2017/05/09 13:26:23
73
cjhk[版主]
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LV9
军长

    目前正在着手运算放大器的环路计算验证以及LLC电源的学习制作,后面会将个人的心得体会和大家分享,希望能帮助更多的朋友。

    工作中其实遇到了很多的问题,每天做的事情就是解决问题,发现问题,再解决问题,再遇到问题.............

2017/06/25 22:08:27
79
徐大侠
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:10
LV2
班长
期待楼主的更新,辛苦了哦。
2017/07/04 19:38:03
80
cjhk[版主]
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LV9
军长
最近刚刚将LLC电源1拓扑及QR准谐振反激电源的原理掌握了,有时间开一帖和大家讲讲软开关电源的原理。
2017/07/19 10:42:16
81
qfmike
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LV4
连长
楼主,LLC做出来了吗
2017/07/25 23:38:34
83
JC丶
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LV2
班长
一直用的SABER
2017/08/09 11:01:05
86
小胡子chen
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LV1
士兵
谢谢。目前在实习,做双管正激多路输出,需要磁放大器,遇到很多问题,好慌。看到你的解决问题,发现问题,再解决问题,再遇到问题的循环,顿时开阔了许多。谢谢你的分享,期待你的后续帖子
2017/09/30 17:46:46
91
ZHJXY8888
电源币:0 | 积分:0 主题帖:1 | 回复帖:52
LV4
连长
这个帖子必须顶,最近也准备学习下,正不知道从那里下手,看你讲的那么深入浅出的,对学习更有信心了
2017/10/08 09:54:11
92
吾日三省吾身
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:4
LV1
士兵
期待更新
2017/07/25 11:16:58
82
hanbing0713
电源币:20 | 积分:0 主题帖:3 | 回复帖:52
LV4
连长
2017/07/26 08:40:42
84
thl800227
电源币:62 | 积分:1 主题帖:55 | 回复帖:40
LV5
营长

sbaer软件,从学习到入门大约多长时间?

有这个软件的安装包吗

2017/08/09 15:07:34
87
yq_qin
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LV1
士兵
带上瓜子饮料板凳围观大神!
2017/08/15 17:11:15
88
parry
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LV1
士兵
学习
2017/08/20 19:39:28
89
xiaoyao1112
电源币:3 | 积分:2 主题帖:5 | 回复帖:3
LV2
班长
学习啦,
2017/08/24 15:57:22
90
梧桐木心
电源币:0 | 积分:1 主题帖:11 | 回复帖:4
LV3
排长
LCbeiya1.zip版主,帮我看看这个仿真,我弄几天没弄出来,着急了
2017/10/20 14:51:51
93
ZHJXY8888
电源币:0 | 积分:0 主题帖:1 | 回复帖:52
LV4
连长
谢谢,学习下
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