计算机仿真技术作业五 单端反激DC DC电路仿真

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1、计算机仿真作业单端反激DC/DC电路仿真——计算机仿真技术作业五姓名：班级：学号：一、单端反激电路设计【实验要求】设计一个单端反激电路，输入直流电压28V，输出电压5V，输出额定功率30W。电路开关频率50kHz，整流二极管通态压降0.8V，计算功率管的工作占空比，并选择开关管（选择MOSFET）及二极管。1、DCM模式时器件的选择（1）变压器变比及开关管控制信号占空比选择:取Vs=56V，（2）占空比选择（3）原边电感大小的计算（4）滤波电容大小的计算2、CCM模式时器件的选择（1）变压器变比及开

2、关管控制信号占空比选择:取Vs=56V，（2）占空比选择14计算机仿真作业（3）原边电感大小的计算最小负载电流0.1A，则最大电阻有10欧，原边电感量：（4）滤波电容大小的计算二、计算机仿真及分析【实验要求】Ⅰ满负载的仿真：DC/DC变换器，R=0.83Ω，C=1320μF,仿真时间0.2s。观察并记录MOSFET的工作波形（电压、电流波形），输出整流二极管的工作波形（电压、电流波形），输出电压波形。Ⅱ小负载的仿真：R=10Ω,C=1200μF，仿真时间0.5s。选择合适占空比,使得输出电压为5V。观

3、察并记录MOSFET的工作波形（电压、电流波形），输出整流二极管的工作波形（电压、电流波形），输出电压波形。利用simpowersystems建立的仿真模型如下：图214计算机仿真作业1、满负载的仿真：根据理论算出来的占空比进行仿真，发现输出电压稳定时的有效值为4.92V。为了更加精确，对占空比进行微调。实际占空比为0.5363，此时的输出电压为5.001V。（1）MOSFET的工作波形：①电压波形：14计算机仿真作业图3由上图可以看到，电路刚起动时MOSFET管两端的电压很大，最大可达到73.92V

4、。MOSFET的工作电压波形存在振荡过程，在t=0.035s时，电路才稳定下来。对上图波形稳定部分进行局部放大，如下：图4由上图，可以看到，开关管在关断时所承受的反向电压大约为60V，在开通时有大约0.3V的正向导通压降，与普通二极管相比，这个电压是很小的（与肖特基二极管相当）。②电流波形：14计算机仿真作业图5由上图可以看到，电路刚起动时有很大的冲击电流，最大可达到8.402A，且存在振荡过程。大概在t=0.035s时，电路才稳定下来。对上图波形稳定部分进行局部放大，如下：图6由上图，可以清楚地看到

5、电路的开关周期为0.0001s，开关管的正常工作电流为2.5～3.2A。（2）输出整流二极管的工作波形：①电压波形：14计算机仿真作业图7由上图可以看到，电路刚起动时二极管两端的电压很大，最大可达到12.54V。二极管的工作电压波形存在振荡过程，在t=0.035s时，电路才稳定下来。对上图波形稳定部分进行局部放大，如下：图8由上图，可以看到，在开关管关断期间，二极管导通，其正向压降大约为0.7V；在MOSFET开通期间，二极管反向截止，其承受的反向压降为-10V。②电流波形：14计算机仿真作业图9由上

6、图可以看到，电路刚起动时流过二极管的电流很大，最大可达到47.01A。电流波形存在振荡过程，大概在t=0.035s时，才稳定下来。对上图波形稳定部分进行局部放大，如下：图10由上图可知，开关管的正常工作电流为14～18A。（3）输出电压波形：14计算机仿真作业图11由上图可以看到，电路刚起动时输出电压存在振荡过程，峰值为7.626V，在t=0.035s时，输出电压才稳定在5V。对上图波形稳定部分进行局部放大，如下：图12由上图可知，输出电压的波动范围为：4.96～5.04V，纹波电压百分数为。2、小负

7、载的仿真：根据理论算出来的占空比0.5327进行仿真，发现输出电压稳定时的有效值为6.883V。14计算机仿真作业这显然不满足要求。改变占空比，经多次尝试，发现当占空比为0.3935，输出电压有效值为5V。（1）MOSFET的工作波形：①电压波形：图13此图虽然比较模糊，但至少可以给予我们这样一个信息：电路起动时，MOSFET两端电压没有出现瞬间冲击。对上图波形稳定部分进行局部放大，如下：图14由上图可知，开关管在关断时所承受的反向电压大约为60V、28V，在开通时有大约0.05V的正向导通压降，比满

8、载时小了很多。为什么在MOSFET关断时，其反压有突变呢？观察图14、16、18、20，我们可以发现激磁电流断续了（或者，变压器磁动势不连续）。当流经二极管的电流提前下降到0时，变压器被短路，但由于MOSFET还未导通，MOSFET直接承受电源28V的反压。同理，此时的二极管承受电容5V的反压。②电流波形：14计算机仿真作业图15由上图可以看到，电路起动时流经MOSFET的电流较大，最大为4A，只有满载（8.4A）时的一半。对上图波形稳定部分进行局部放大