МОДЕЛИРОВАНИЕ СХЕМЫ ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ ПАКЕТА ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ MICRO-CAP 12.0.

Аннотация. Данная статья посвящена исследованию моделирования схемы широтно-импульсного преобразователя напряжения с помощью пакета прикладных программ Micro-CAP 12.0.

Ключевые слова: широтно-импульсный модулятор, трансформатор, транзистор, обратноходовой преобразователь.

1. Моделирование широтно-импульсного преобразователя.

Чтобы проверить работоспособность узла широтно-импульсного модулятора, который работает совместно с силовым транзистором и трансформатором, необходимо смоделировать его при помощи пакета прикладных программ Micro-CAP 12.0. Силовой транзистор и трансформатор представляют собой обратноходовой преобразователь, принцип действия которого известен.

Модель электрической принципиальной схема, представленная на Рисунке 1, была создана с помощью схемного редактора.

Рисунок 1. Схема широтно-импульсного преобразователя напряжения

На данной модели V1 является источником сетевого напряжения в 220В. Выпрямитель, состоящий из диодов VD6-VD9, образующие двуполупериодный мост, и электролитический конденсатор С9, который служит для сглаживания напряжения. В реальной схеме мы используем диоды модели BYC10-600, а на схеме мы использовали модель 1N4001, которая аналогична по параметрам. После сглаживания напряжения сигнал поступает на обратноходовой преобразователь. Вместо ШИМ-контроллера мы использовали импульсный источник V12, который настроен на формирование импульсов управления для транзистора.

Также, в схеме мы используем IGBT транзистор X1 модели IRGB20B60PD1, которая аналогична по параметрам модели H20PR5. К транзистору подключен трансформатор, на выходе которого подключен однополупериодный выпрямитель. В завершении схемы идут сглаживающие конденсаторы, после которых образуется выходное напряжение.

Для проверки работоспособности выходных цепей трансформатора были получены временные диаграммы на выходе трансформатора и на выходе всей схемы. Результаты моделирования приведены на Рисунке 2.

Рисунок 2. Временные диаграммы выходов трансформатора

Как видно из первого графика в течении первых 5 ms, когда транзистор открыт на выходе импульс напряжения равен нулю. Оно появляется, когда IGBT транзистор закрыт, что соответствует обратноходовому принципу преобразователя. Напряжение этих импульсов увеличивается, означая, что выходной конденсатор схемы постепенно заряжается.

На нижнем графике видно выходное напряжение, которое плавно увеличивается, подтверждая, что выходной конденсатор заряжается. Через длительное время, около 10 ms напряжение должно выйти на заданное значение около 100 В.

На Рисунке 3 представлена временная диаграмма выходного напряжения в увеличенном масштабе.

Рисунок 3. Временная диаграмма выходного напряжения

Как видно из графика напряжение в начале плавно нарастает, затем происходит перерегулирование. В течении 20 ms устанавливается напряжение около 100 В, что и требовалось в соответствии с техническим заданием.

Заключение

В ходе нашей работы мы выяснили, что моделирование дает возможность анализировать различные режимы работы, прогнозировать характеристики и выбирать оптимальные параметры для достижения максимальной эффективности и надежности работы преобразователя.