我是工程師第三季準備寫點關于saber軟件的電源仿真技術。
saber軟件優于其它仿真軟件的地方在于它能夠很好的解決電源環路仿真控制的收斂問題,我也是邊學邊用,希望對大家有幫助。
我是工程師第三季準備寫點關于saber軟件的電源仿真技術。
saber軟件優于其它仿真軟件的地方在于它能夠很好的解決電源環路仿真控制的收斂問題,我也是邊學邊用,希望對大家有幫助。
很多初學者對于仿真軟件的理解是電路原理圖的直接復制。什么意思呢,通俗的解釋是初學者希望仿真軟件可以直接將自己設計的電路運行起來。這樣的理解不能說錯,但至少是片面的的,大家不能對仿真軟件寄予過高的期望。
仿真軟件中的元器件并不是真正的元器件,而僅僅是真實器件的模型構造而已。很多時候,模擬電路直接通過仿真軟件搭建運行是行不通的,導致的結果就是軟件報錯,專業術語叫作不收斂。
針對仿真軟件不收斂問題解釋一下。
我們知道開關電源是一個閉環控制系統,通電瞬間至其穩定工作是需要一段時間的。在這段時間中,系統由開機狀態過渡到振蕩狀態,最終趨于穩定狀態。這是現實世界中開關電源正常工作所經歷的過程。
而基于仿真軟件設計的電路系統,它也需要經歷上述過程,最終達到穩態。但由于元器件,電子線路等均是基于實物的仿真模型,所以實際上,仿真電路系統在運行時不能趨于穩態,也就是說它一直處于振蕩狀態,最終導致軟件出錯。我們將處于振蕩狀態的電路問題命名為不收斂問題,也即發散問題。
這就是為什么電路原理沒有問題,但仿真電路卻總是出錯的原因。最終原因還是我們自己沒有真正了解仿真軟件的特點。
仿真電路在實際的工作應用中,個人覺得其對我的幫助很大。
我買了很多的電子類專業書籍,看到好的新奇的電路,我都要驗證一番。在之前的帖子中我提到過我不相信浮于紙面上的知識。驗證電路的方法有兩種。我之前一直堅持采用實物驗證法,即采用元器件直接將電路搭出來,元器件參數均手動計算,節點參數必須通過示波器萬用表等測量并與書籍上提供的參數進行對比。這樣的好處是直觀,理解透徹,但是其弊端是不方便,成本較高,測試參數受限與手頭上的儀器,遇到相對較復雜的電路,還需要頗費一點周折。
而使用仿真軟件來驗證電路特性則方便很多,同時仿真軟件中提供的各類測試儀器也較齊全。不過其缺點是受限于電子技術人員的水平,也即是其對電路的理解程度。如果水平較高者,看到好的電路,可以選擇合適的器件模型來搭建電路,從而得到近似于實物的電氣參數。對于菜鳥來說,由于其對電路的理解不透徹,只會依葫蘆畫瓢,導致的結果是電路仿真不收斂,從而報錯。
這段時間將saber軟件和multisim軟件進行對比著學習,發現saber軟件相較于后者確實有很多的優勢。
目前正在著手磁放大技術的學習,saber軟件提供的磁材模型非常全面,對于個人的仿真學習相當有幫助。
接下來我會把我個人使用saber軟件仿真學習磁放大器的心得體會寫出來,共享給大家。
初次接觸這個問題,大家一定認為電感不可以當做開關使用。在很多人的常識中,覺得電感就是個濾波儲能元件,怎么可以當做開關呢。前文講述的用于開關的元器件好歹還有個控制端。電感這玩意就兩端口,分別為輸入端和輸出端,連控制端都沒有怎么當做開關呢?
對于電感的認識,很多人還僅僅停留在直觀認識的層面。下面我們就先從直觀的角度來復習一下工字電感的組成。常規的工字電感通常由兩部分組成,分別為漆包線繞制的感應線圈以及工字磁芯。這里的工字磁芯有兩個作用,第一是負責電磁場轉換,第二是當作繞制感應線圈的骨架。
繼續更新。
今天開始正式講解磁放大器的技術原理。今天主要講解有關磁的物理學概念。大多數人之所以覺得磁性材料難學,是因為他沒有搞懂磁學相關的概念。夯實磁學概念是相對較痛苦的,但是一旦你真正理解了磁學的相關概念,對后面的磁性器件的原理以及設計幫助會很大。
大家需要了解的第一個物理學常識,電和磁是一體的,二者相互依存,相互共生。至于說永磁體這類玩意,其實初期也是通過電生磁的原理,給這類材質充磁,從而使其可以長久的保存磁場。不過這類材質不是我們今天探討的話題,可以忽略。
既然電和磁是相互依存,相互共生的,所以他們的物理特性具有很多的相似之處。
電荷的運動靠的是電場的作用。電荷的運動通常被稱為電流,而電場被稱作電動勢,通俗的講法就是電壓。
磁性材料可以看作是由無數個微小的磁材分子組成的。這些微小的磁材分子在未加磁場時,其方向是隨機排列的,整個磁材對外不表現磁性。當外加磁場時,這些微小的磁材對磁場很敏感,都順著外加磁場的方向排列,整個磁材對外表現出磁性。
如果撤去外加的磁場,整個磁材很快便失去了磁性,這類磁材稱作軟磁材料,反之稱作硬磁材料。至于說這些磁材為什么對磁場的表現各異主要是由其原子結構決定的,在此忽略。
上文提到的微小的磁材分子專業術語叫作磁疇,而外加的磁場稱作磁動勢,是不是和電動勢有點類似。而單位長度的磁動勢,我們稱之為磁場強度,符號為H。
在外加磁場的作用下,磁材被順利的磁化了,則必然存在著磁路,使外加磁場可以作用于磁性材料,并形成回路。我們知道磁場的回路方向是由北極指向南極的。物理學中用磁通來描述客觀存在的外加磁場作用于磁材所形成的回路。
如何描述單位面積中的磁通大小呢,這就引入了另一概念,磁通密度。前人用磁通密度這一物理量來衡量單位面積中的磁通大小。磁通密度還有另一個名稱叫作磁感應強度,符號為B。
上面的諸多概念總結如下:磁動勢作用于磁材,使磁疇發生定向偏轉,從而形成磁通。穿過單位面積中的磁通量被稱為磁通密度。
電流形成的原因是因為電動勢作用于電的良導體,導致電荷的定向移動,從而形成電流。這和上文提到的磁通的形成是否有很多的類似處呢?
其實物理學中很多的概念均是相通的,只不過換了幾個名詞,很多人就懵了。
明天繼續講解磁相關的物理學概念。
清明小長假結束,今天繼續更新。
前文主要講了磁動勢以及磁通密度的概念。今天講講圍繞這兩個概念衍生出的概念。
我們知道不同的導電材質,其電導率不同。物理學中用電導率來衡量不同材質的導電能力,電導率符號為G,其與電阻為倒數的關系,同時電導率為電流和電壓的比值。同樣的道理,不同材質的磁材,其導磁率也是不同的,物理學中用什么來衡量呢。答案是磁導率,符號為u。磁導率等于磁通密度與磁動勢的比值。
對比著電導率的概念,大家是否發現磁導率的命名有很多的相似處呢。
很多磁性材質的使用環境為真空狀態,為此我們需要在真空中衡量一些磁材的導磁能力。顯而易見,按照物理學中通常使用的衡量參數特性的套路,在此又得引入一個概念,相對磁導率。
既然是在真空中衡量磁材的導磁率,首先得知道真空環境本身的導磁率如何,無數先賢實測得到真空的磁導率為4×Pi×???(具體數值大家自己百度一下,打數值太繁瑣了,影響我的思考),符號為u0。
前文我們講到衡量磁材的導磁能力的參數為磁導率u,該磁導率我們認為是磁性材質的絕對磁導率。由此則相對磁導率=絕對磁導率/真空磁導率=u/u0。相對磁導率的符號為ur。
電流的形成需要除了需要有電壓,電的良導體,還需要什么呢?答案是閉合的回路。只有具備了上述三個條件,才能形成電流。我在此將該閉合的回路命名為電路。
同樣的道理,磁通的形成除了需要磁動勢,磁的良導體,還需要什么呢?依舊是閉合的回路,在此我們假設空氣不能導磁。唯有上述三個條件同時成立,磁通才能形成。物理學中將該閉合的回路命名為磁路。
我們知道電導率G為電阻R的倒數。前文講解了磁導率的概念,其符號為u。很明顯磁學中也有一個對應的物理量,它就是磁阻,符號為Rm。磁阻用于描述磁性材料對磁通的阻礙能力。磁阻不僅與磁導率有關,還與磁路的長度及磁材的橫截面積有關。通常磁阻與磁路的長度L成正比,與磁導率u及磁材的橫截面積A成反比,即Rm=L/(u×A)。
之前講解的均是電場和磁場的相似之處,今天講講磁和電的區別。
我們知道形成電流需要具備三要素,即電壓,電的良導體以及閉合的回路。當回路斷開,電流便消失了。
雖然磁通的形成也需要三要素,即磁動勢,磁的良導體以及閉合的磁路。但是當磁路斷開,磁通并不是立刻消失的。磁通會在磁性材料中停留一段時間。磁通在不同的磁材中停留的時間各異。如果是軟磁材料,當回路斷開,很短的時間內,磁通便會消失。如果是硬磁材料,磁通會停留相對較長的時間。如果是永磁材料,通常認為磁通不會消失。
物理學中如何衡量磁學中這一特性呢,這又得命名一個概念來解釋該性質,專業術語叫作磁滯性。專業的解釋為磁通密度B的產生滯后于磁場強度H。我的解釋是磁通的形成滯后于磁場。
下面把磁性材料的磁化過程描述一下。外加磁場由零開始遞增,當磁場達到一定的閥值,閉合磁路中的磁通開始成正比例增加。當磁場達到某一值時,磁通開始趨于平坦,最終達到飽和,此數值稱為飽和磁通。此時即使繼續增加磁場,磁通也不會再增加。當撤去外加磁場,磁通開始消失,但卻不是沿著之前的路線下滑,而是沿著另一條路線緩慢減少。當減小至某一數值,磁通便不會再減少。此一數值稱為磁材的剩磁。