Форум » Моделирование устройств силовой электроники » Моделирование стабилизатора » Ответить

Моделирование стабилизатора

SAn: Здравствуйте. Пытаюсь сварганить простейший импульсный стабилизатор. В некотором полузаконченном состоянии запускаю «Анализ переходных процессов», но выводится ошибка «Матрица сингулярная». Вот схема (номиналы от фонаря, не обращайте особого внимания): http://slil.ru/29384419 Ну, думаю, криво положительная обратная связь обрабатывается. Убрал её, импульсы теперь даже не пытаются образовываться, на выходе 5 вольт, как и полагается: http://slil.ru/29384423 Потом, думаю, уберу нулевой резистор. Убираю, на выходе 12 вольт: http://slil.ru/29384426 Объясните, как избавиться от ошибки «вырожденная матрица» (хочется моделировать именно импульсный стабилизатор, а не линейный), и чем отличается схема с нулевым резистором от схемы без него.

Ответов - 9

Aml: Если я правильно понял, прелпринимается попытка запустить релейный стабилизатор. Однако, я не вижу цепей, обеспечивающих гистерезиc (разницу включения и выключения TL431). Если гистерезиса нет, а используется лишь инерционность TL431, то схема с выбранной моделью (безынерционной) TL431 неработоспособная в принципе. Нужно использовать либо модель Кристофа Бассо, либо модель, размещенную на сайте TI. Частотные свойства модели TL431 можно посмотреть тут - http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=74841&view=findpost&p=774814

Aml: Взял первую схему, а она, оказывается, работает :) Но модель все же лучше поменять на нормальную.

SAn: Схему я придумал сам. Гистерезис обеспечивается делителем R11, R12. Когда верхний силовой транзистор открывается, он приподнимает потенциал на нижнем электроде стабилитрона. Стабилитрон ведь сравнивает напряжение на нижнем электроде и напряжение на правом. Объясните, пожалуйста, что вы сделали для того, чтобы модель заработала? Изменили что-то в схеме? Какие кнопки нажимали? Я просто вообще запустил MicroCap второй раз в жизни. P.S.: А ещё при запуске стабилизатора на ваших графиках я вижу нехороший импульс, который спалит TTL-микросхемы, запитанные от такого источника :(

Aml: Гистерезис обеспечивается делителем R11, R12. Да, я сообразил, когда схему запустил :) Объясните, пожалуйста, что вы сделали для того, чтобы модель заработала? Изменили что-то в схеме? Во-первых, использовал другую модель TL431 (хотя и с исходной работает, но она менее точная) Во-вторых, ограничил максимальный шаг расчетов до 10u. И все Схема тут - http://slil.ru/29384988

SAn: УРА!!! Ну, и последний вопрос, почему различаются разультаты моделирования второй и третьей схемы (одна даёт 5 вольт, другая — 12). Неужели нулевой резистор не эквивалентен просто проводу?

Aml: Обе схемы дают одинаковое напряжение - 5В. Подозреваю, что проблема в некорректном узла "7" Дело в том, что в Микрокап у узла может быть номер (присваивается автоматически) и имя (присваивается вручную). Если имя совпадает с одним из номеров узлов, то возникает путаница. В схеме есть номер узла "7" (батарея V1) и имя узла "7" (выход) На график выводится напряжение в узле номер 7 (а не с именем 7) Чтобы не было путаницы, узлам лучше давать осмысленные имена. Например "out"

SAn: Спасибо. Я доделал схему (при новой модели стабилитрона обратная связь R11, R12 не требуется), подобрал номиналы, сменил транзисторы, добавил ещё один L-C фильтр на выходе для сглаживания пульсаций, добавил типичные небольшие сопротивления последовательно с конденсаторами и индуктивностями для правдоподобности моделирования. Получил неплохой импульсный стабилизатор, который при входном напряжении 17 вольт и выходном токе 0.7А (таковы предполагаемые условия использования устройства) имеет частоту 15 KHz и КПД примерно 83%. Этого вполне достаточно (цель была придумать простое устройство на полевых транзисторах, имеющее КПД больший, чем КПД=70% спаянного мной ранее аналогичного стабилизатора на биполярных транзисторах) Но для полного удовлетворения хочется сделать следующие вещи: 1) Можно ли как-нибудь внести сопротивления катушек и конденсаторов «внутрь» соответствующих компонентов, чтобы они не загромождали схему? 2) При токе меньшем, чем 0.7 ампер, образуется прерывистый ток в дросселе, что приводит к возникновению паразитных колебаний и дополнительных потерь в несколько процентов КПД. Думал, увеличить индуктивность. Однако её увеличение приводит к пропорциональному уменьшению частоты, поэтому «прерывистость тока» не исчезает. Изменение номиналов конденсаторов приводит к изменению амплитуды «дрожания» напряжения почти без изменения частоты. Я так понял, бОльшую частоту я просто не смогу получить из-за неких внутренних особенностей стабилитрона TL431? 3) Примерно 10% мощности теряется на диоде D1. Очень захотелось (хотя бы в модели, а не в реальном устройстве) опробовать приём шунтирования этого диода полевым транзистором с низким сопротивлением. Но, естественно, возникла проблема управления этим «шунтирующим» транзистором. Первое, что пришло в голову — это намотать на сердечник катушки L1 ещё одну катушку, и использовать сигнал с неё для управления транзистором. Проверил. Момент открывания транзистора такой приём угадывает идеально: когда верхний транзистор закрывается, напряжение на катушке L1 меняет полярность, эта смена полярности открывает шунтирующий транзистор (подключённый затвором ко вторичной обмотке), и ток L1 переходит без бросков с верхнего транзистора на шунтирующий. А вот с закрыванием проблемы. В момент открывания верхнего транзистора возникает импульс сквозного тока, что неудивительно. Дополнительно, в режиме прерывистого тока транзистор продолжает быть открытым даже после остановки тока в дросселе, и ток начинает течь обратно. Как бы подобрать момент закрытия шунтирующего транзистора?

Aml: 1) Можно ли как-нибудь внести сопротивления катушек и конденсаторов «внутрь» соответствующих компонентов, чтобы они не загромождали схему? Можно. Модели всех пассивных компонентов (в том числе и индуктивности) предусматривают ввод паразитных параметров (в частности, последовательного сопротивления) Я так понял, бОльшую частоту я просто не смогу получить из-за неких внутренних особенностей стабилитрона TL431? Особенностей там никаких нет. Смотреть надо условие переключения и как оно меняется с изменением индуктивности. Очень захотелось (хотя бы в модели, а не в реальном устройстве) опробовать приём шунтирования этого диода полевым транзистором с низким сопротивлением. В модели это проще всего сделать по тому же алгоритму, по которому работает контроллер синхронного выпрямления IR1167 - триггером Шмидта контролировать напряжение на полевом транзисторе и включать его, когда напряжение превысит 0.6В, а выключать, когда станет меньше 0.2. Для однотактного обратноходового я такой выпрямитель моделировал.

alexey.b: Aml Если вам нетрудно подскажите пожалуйста почему у меня в схеме : ( click here ) УМ не дышит (узлы 26 и 37). Ничего не происходит при смене положений переключателей U1 и U2. Никак не могу понять.



полная версия страницы