Моделирование работы импульсного преобразователя понижающего типа.

Моделирование работы импульсного преобразователя производится в режиме «Анализ переходных процессов».

В главном меню выберите пункт «Анализ». В выпадающем меню выберите пункт «Анализ переходных процессов» (рис. 1.23). В открывшемся окне установите начало и конец анализа процесса – 0 и 5 миллисекунд (5m).

 

Рис. 1.23. Установка режима анализа переходных процессов. «Запустить показ» - 0, «Окончить показ» - 5m.

 

После клика на кнопке «ОК» начнется процесс анализа (рис.1.24).

 

Рис. 1.24. Запущен процесс анализа.

 

После завершения процесса анализа откроется окно с отображением его результатов (рис. 1.25).

 

Рис. 1.25. Окно графиков результатов анализа.

 

Для удобства исследования можно разделить полученные графики – в главном меню окна графиков выберите пункт «Вид», в выпадающем меню – «Разделять кривые» (рис.1.26). Результат действия показан на рис.1.27.

 

Рис. 1.26. Окно результатов анализа. Разделение графиков.

 

Рис. 1.27. Окно результатов анализа после разделения графиков.

 

Следует обратить внимание на наличие большого выброса выходного напряжения в начальный момент времени. Это явление является весьма нежелательным, поскольку этот выброс может повредить питаемую нагрузку. Для борьбы с ним приходится принимать специальные меры (так называемая система «мягкого старта»).

Для более детального анализа выделите отдельный участок времени процесса. Можно заметить, что после 4 миллисекунд процесс является установившимся. Кликните на панели инструментов окна графиков иконку в виде лупы со знаком плюс, затем выберите мышью небольшой участок графиков после времени 4 миллисекунды (рис. 1.28). После отпускания кнопки мыши будет отображены графики, соответствующие выбранному интервалу времени (рис. 1.29).

 

 

Рис. 1.28. Выбор участка для анализа графиков.

 

Рис. 1.29. Вид графиков на выделенном участке времени.

 

Указанную операцию можно провести повторно до получения желательного вида. Для возврата в первоначальное состояние окна графиков можно кликнуть кнопку в виде лупы со знаком минус на панели инструментов окна графиков (рис. 1.30).

 

 

Рис. 1.30. Возврат к первоначальному виду графиков.

 

Для удобства измерений можно изменить пределы масштаба осей. Для этого кликните правой кнопкой мыши на соответствующей оси, в выпадающем меню выберите пункт «Свойства» и в открывшемся окне установите в поле «Масштаб» требуемые значения (рис. 1.31). В данном примере для оси тока выбраны пределы от нуля до 5 Ампер, для оси выходного напряжения установлены пределы от 11,1 до 11,2 Вольт. Результат должен примерно соответствовать рис. 1.32.

Рис. 1.31. Изменения свойств осей.

 

Аналогично можно установить удобные для изучения пределы по оси времени (оси Х, рис. 1.32).

 

Рис. 1.32. Настройка оси Х. Кликните правой кнопкой мыши на оси Х, в меню выберите «Свойства», затем установите удобные для наблюдения пределы. Например, «Нижний предел» - 4m, «Верхний предел» - 4,08m.

 

Рис. 1.33. Измененный масштаб осей. «Выход» - от 11,1 до 11,2 Вольт, «Ток Lf» - от 0 до 5 Ампер.

 

Для измерений на графиках предназначены два курсора. Для использования курсора необходимо включить его соотвествующей кнопкой, затем указателем мыши кликнуть в требуемой точке графика (рис. 1.34). В появившемся окне будут показаны координаты соответствующей точки графика. При подключении второго курсора появятся величины разностей координат соответствующих точек.

Пример использования курсоров для измерения длительности ключевых импульсов продемострирован на рис. 1.35 -1.36. Обратите внимание на подъём и спад тока индуктивности с наличием или отсутствием ключевого импульса.

 

 

Рис.1.34. Расположение кнопок курсоров А и В.

 

 

Рис. 1.35. Курсор А установлен на начало импульса. Для этого кликните кнопку «Курсор a», затем график импульсов в начале импульса.

 

Рис. 1.36. Курсор В установлен на конец импульса. Для этого кликните кнопку «Курсор b», затем график импульсов в конце импульса.

 

Для работы с другим графиком необходимо отключить курсоры от текущего графика, кликнув ещё раз на соответствующих кнопках курсоров.

Для измерения пульсаций выходного напряжения установите курсор А на максимум пульсаций выходного напряжения (верхний график), курсор В на минимум пульсаций. Результат отображён на рис. 1.37. Величина пульсаций оказалась равной 15,04 милливольт, что не превышает расчётное значение в 20 милливольт.

 

 

Рис. 1.37. Измерение пульсаций выходного напряжения.

Для измерения величины среднего значения выходного напряжения можно воспользоваться пунктом меню «Обработка». Для этого необходимо кликом левой кнопки мыши выбрать требуемый график, при этом цвет графика изменится на красный и пункт меню «Обработка» станет активным.  Откройте этот пункт и в выпадающем меню выберите пункт «Средние» (рис. 1.38). Результат должен соответствовать рис. 1.39.

 

 

Рис. 1.38. Измерение среднего значения выходного напряжения.

 

Рис. 1.39. Результаты измерений среднего значения выходного напряжения.

 

Для определения зависимости величины выходного напряжения от длительности импульса (коэффициента заполнения) удобно воспользоваться режимом вариации параметра. В пункте меню «Анализ» в выпадающем меню выделите пункт «Режим» (рис. 1.40). В окне «Выбор режима анализа» выберите опции, указанные на рис. 1.41 и кликните кнопку «ОК».

 

Рис. 1.40. Установка режима анализа.

 

 

Рис. 1.41. Выбор опций режима анализа. Должны быть отмечены опции «Шаг параметра», «Параллельный шаг», «Разделение случаев на диаграмме».

 

Далее, необходимо указать компонент, параметры которого будем менять, а также сами параметры, подлежащие изменению – длительность импульса и длительность паузы после действия импульса.

На панели инструментов выберите кнопку «Выбор объекта управления» (рис. 1.42). При этом изменится вид указателя мыши.

Рис. 1.42. Выбор объекта управления – генератор напряжения.

 

Перенесите указатель мыши на изображение генератора напряжения и кликните на нём левой кнопкой мыши (рис. 1.42 – 1.43). В поле «Сигнал» кликните левой кнопкой мыши, далее то же – на многоточии. Последующие действия указаны на рис. 1.43. В последнем из окон в поле «Шаг параметра» установите «Начальное значение» 2u, «Конечное значение» 6u (соответствует 2 и 6 микросекундам). Количество случаев – 3 (по умолчанию).

 

Рис. 1.43. Установка изменяемого параметра – длительности импульса: «Начальное значение» -  2u, «Конечное значение» -  6u.

 

Для того чтобы сумма длительностей импульса и интервала осталась равной величине периода повторения, те же действия необходимо проделать для изменения интервала после импульса (рис.1.44 – 1.45). Соответственно установите «Начальное значение» 8u, «Конечное значение» 4u (соответствует 8 и 4 микросекундам). Количество случаев – 3 (по умолчанию).

Рис. 1.44. Выбор объекта управления – генератор напряжения.

 

 

Рис. 1.45. Установка изменяемого параметра – интервала после импульса. Установить «Начальное значение»  8u, «Конечное значение»  4u.

В главном меню выберите пункт «Анализ». В выпадающем меню выберите пункт «Анализ переходных процессов» (рис. 1.46). В открывшемся окне начало и конец анализа процесса – 0 и 5 миллисекунд (5m). Вид окна после завершения анализа показан на рис 1.47.

 

 

Рис. 1.46. Установка режима анализа переходных процессов. «Запустить показ» - 0, «Окончить показ» - 5m.

 

 

Рис. 1.47. Вид окна после завершения анализа. Результаты будут выведены на трех последних вкладках.

 

Последующие графики получены в режиме совмещенных кривых (рис. 1.48.)

 

 

Рис. 1.48. Режим совмещенных графиков (опция «Группировать кривые»).

Вид графиков после соответствующей обработки показан на рис. 1.49 – 1.51.

 

 

Рис. 1.49. Длительность импульса 6 микросекунд.

 

Рис. 1.50. Длительность импульса 4 микросекунды.

 

 

Рис. 1.51. Длительность импульса 2 микросекунды.