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1、Pspice仿真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，
2、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_Line
3、ar，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
4、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然，这里也是匝数。设置为ER28L_3C90，参
5、数L1_TURNS和L2_TRUNS分别设置为10 和20。很显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
6、，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：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
7、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：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
8、源换成一个 0.5V 的直流信号源 :然后点击工具栏上的这个样）。然后在如图中所示，再次开始时域扫描（没有改参数，和上次一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。
