开关电源离散时域法仿真

时间: 2024-09-09 08:19:07 |   作者: 党群工作

  选用SPICE和PSPICE通用电路模拟程序,对开关电源仿真的长处是可通过通用电路剖析程序的特色,直接由电路仿真,不需求列出电路的方程式,只需求依规则的胳式输人,就可以对开关稳压电源或开关转化器进行仿真,并得到瞬态时域呼应或频域特性。但这种仿真办法的缺陷是核算功率低、仿真时间长。用SPICE和PSPICE仿真的理论依据是状况空间均匀法,当扰动信号的频率比开关频率低很多时,能确保必定的仿真准确度。但更准确的仿真办法是离散时域法。

  从本质上来看,开关电源是一个离散的非线性体系,假如使用状况空间列出非线性体系的分段线性方程用核算机求解,可以比较准确地做多元化的剖析研讨,这是所谓离散时域仿真法。离散时域法,可以对多环操控办理体系进行仿真,以到达完成不同的操控规则,快速、准确、高功率地研讨电路改变和(或)元器件参数改变时对体系瞬态特性的影晌。可拿来仿真稳态进程(如电压、电流的纹波等)、大信号呼应(如发动进程等)及小信号呼应(如核算开关电源的特征值、稳定性剖析、校验操控电路的规划等)。

  离散时域仿真法也有缺陷,即这种仿真法得不到解析方式的数学方程,有必要彻底依托核算机的数值核算剖析,物理概念不明晰。

  在使用离散时域法仿真时,应首要树立一个等效的非线性迭代时域模型。其根本办法是:列出体系的分段线性状况方程,然后求状况搬运规则,并由此导出非线性差分方程。

  用牛顿迭代法可以求出准确的平衡点。当求解非线性差分方程时,需求确认开关的转化时间,即各个分段线性网络的边界条件。非线性差分方程的时域解便是大信号瞬态呼应。

  在进行小信号剖析时,先要在平衡点邻近对开关电源线性化,以便得到线性差分方程,使用z改换可以在Z域内剖析小信号特性,如稳定性、瞬态呼应等。

  现有的仿真算法,快速性和准确性是一大对立,惯例的定步长积分仿真办法很难用于开关电源,其原因有二:一是运算量大,如为了可以更好的确保满足的准确度,在一个开关周期内往往要求解几百次微分方程到几千次微分方程,乘法运算次数很大;二是精度低,有限的积分步长将会形成开关电源开关时间的核算差错(截断差错)较大,这种差错的呈现对开关电源的瞬态进程影响很大。若步长太小,不只核算时间长,并且在状况推移进程中,数值核算也会形成非常大的堆集差错。