1 Pspice 仿真仿真常用变压器模型常用变压器模型 时间：2012-04-12 2176次阅读 【网友评论0条 我要评论】 收藏 因为电感元件的参数比较单一，而且在仿真中，主要是仿真元件的电子特性所以，这里就不谈电感，而 主要讨论一下变压器和耦合电感的问题不少朋友在使用 pspice 仿真的时候，只会使用元件库中的几个 理想化的耦合电感和变压器模型，却不会用那种带磁芯参数的耦合电感和变压器下面让我们画一张原理 图，把常用的理想化的和非理想话的耦合电感及变压器包含进去，进行一个仿真比较，这样才能掌握模型 的特点，从而在实际工作中运用 在这张原理图中，我们一共放置了5个耦合电感和变压器模型其中左边的2个是理想化的，右边三个是非 理想化，模拟的是带着实际的磁芯的磁性元件，磁芯的规格是3C90材质的 ER28L 有必要先简单说一下耦合电感这个模型，让一些刚入门的朋友便于自己动手尝试在图中的 K1、K2、K3 就是以耦合电感为核心构造的几个变压器我们构造这种变压器的时候，需要放置一个耦合电感模型 K_Linear 或 K_Break 或一个带磁芯的耦合电感模型例如 K3所用的 ER28L_3C90这个模型。
然后需要根 据实际的需要放置一个电感模型作为绕组，有几个绕组就放几个电感模型，但对于一个耦合电感模型，绕 组不能超过6个 下面说说这几个模型的设置 左边两个理想化模型： K1：耦合电感模型为 K_Linear，绕组为 L1和 L2，必须双击 K_Linear 模型在其参数 L1中输入 L1，在 参数 L2中输入 L2，才能实现两个绕组的耦合耦合系数设定为1，说明是完全耦合电感 L1和 L2的电感 量，就代表绕组的电感量我们设定 L1为250uH，L2为1000uH这就意味这初级与次级的匝比为1：2 因为电感量之比是匝比的平方 TX1：采用理想变压器模型 XFRM_LINEAR，这个模型只有两个绕组，双击模型后设定耦合系数为1，两 个绕组的电感量也分别设定为250uH 和1000uH 右边的非理想化模型： K2：采用的耦合电感模型为 KBreak，同样还需要放置两个电感，这里是 L3和 L4，双击 KBreak 的模型， 设定耦合系数为1，参数 L1为 L3，参数 L2为 L4，把参数 Implementation 设置为 ER28L_3C90这里 2 要注意了， 电感 L3和 L4的参数分别为10和20。
这个数字代表什么意思呢？是电感量吗？不是， 千万注意， 这里的意思是匝数！凡是采用了带磁芯的模型，就不再用电感量来作为参数了，而是使用匝数 TX2：采用的非理想变压器模型 XFRM_NONLINEAR，同样这个模型只有两个绕组双击模型后，设定耦 合系数为1，参数 Implementation 设置为 ER28L_3C90，参数 L1_TURNS 和 L2_TRUNS 分别设置为 10和20很显然，这里也是匝数 K3：直接采用 ER28L_3C90磁芯的耦合电感模型，绕组为 L5和 L6双击耦合电感模型，设置耦合系数 为1，参数 L1为 L5，参数 L2为 L6把 L5和 L6的参数改成10和20 为什么我这里要把采用 ER28L_3C90磁芯的模型的匝比设定为10：20呢，因为这个磁芯的电感系数为 250nH/N2，这样刚好使初次级之间的电感量之比 为250uH:1000uH，和理想模型的参数一致，方便仿真后结果的比较 现在我们在每个变压器的初级串一个0.001欧的电阻，次级接上10欧的负载并放置一个峰值1V，频率 10KHz 的正弦波电压源给变压器初级提供输入信号，并双击这个信号源，设置初始相位为90度，如图连 接好电路，放置0电位的地。
然后点击菜单 pspice 项，选择 new simulation profile 建立一个新的仿真 然后选择时域仿真，见下图： 设定仿真时间从0秒开始到1ms，最大步长100ns，跳过初始化偏压点计算然后点击菜单 pspice，选择 Run，仿真就可以开始了 待仿真完成后，如最开始的图放置电压探头我们已经知道这些变压器的变比是1：2，那么实际的电压输 出是不是这样呢？看看吧： 3 从图中可以看到，输入电压峰值为1V 的正弦波，输出为峰值为2V 的正弦波再如下图放置电流探头： 然后点击仿真器的菜单 plot，选择 Add plot to window，再放置一个如上图中的看输入电压 信号的电压探头，可以同时看到输入电压与输出电流的波形： 4 从波形上可以看出，每个变压器的输出电流波形几乎是完全一致的那么有朋友要说了，这 么看来， 理想变压器和非理想变压器模型的表现好像是一样的， 没有什么区别呀？下面我们 来继续探讨理想变压器和非理想变压器的一个重要的区别就是，理想变压器不会饱和，而 非理想变压器会饱和 怎么样才能让变压器饱和呢？假如给变压器的初级施加一个直流电压 信号，时间长了，励磁电流越来越大，变压器就会饱和。
我们来看看是不是这样的 把输入的交流信号源换成一个0.5V 的直流信号源: 5 然后点击工具栏上的这个 ，再次开始时域扫描（没有改参数，和上次一样） 然后 在如图中所示，R1、R5处放置电流探头在仿真器界面下选择菜单的 plot-Add plot to window，再如图在 R3、R7、R9处放置电流探头，看看变压器原边电流在长时间施加直流电 流会如何变化吧： 从图中可以看到，理想变压器的初级电流线性上升而非理想变压器的初级电流在大约 0.76ms 的地方开始急剧上升是不是变压器在这个地方饱和了呢？我们来计算一下先看 一下磁芯和材质的参数： 根据这些已知参数，按照电磁感应定律： 说明从时间零点开始到0.76毫秒处的磁感应强度增量为467mT而根据上表中，3C90材 6 质的饱和点约为470mT，说明采用了 ER28L_3C90磁芯的几个非理想变压器在这个地方 的确开始进入饱和状态了！而理想变压器的初级电流只是线性上升，不会进入饱和！ 了解了这些模型的特性， 你就可以按照实际的需要选择合适的模型进行仿真 不管是理想化 的耦合电感模型，还是非理想的模型，K 系列的模型可以支持有6个绕组的耦合电感或变压 器。
通常足够我们使用了 。
