Предостережение по использованию симуляторов при моделировании электронных систем

Современная высокопроизводительная компьютерная техника позволяет использовать различное программное обеспечение для выполнения различных работ или развлечений. Поэтому для ускорения расчетов, уменьшения трудовых затрат и возможности графически отображать полученные результаты (графики) при разработке новых систем активно используют симуляторы, позволяющие моделировать переходные процессы в различных устройствах и системах.

Действительно, моделирование электрических цепей позволяет одним махом решить несколько проблем при разработке, а именно – существенно экономит время расчета цепей по сравнению с ручными расчетами, уменьшить затраты на изготовление тестовых макетов и деталей, которые регулярно сгорают при испытаниях изделий. Именно поэтому большинство разработчиков используют симуляторы электрических цепей для расчетов при проектировании нового оборудования, например, такие как Microcap и другие.

Моделирование

До сих пор у разработчиков различных электронных устройств довольно большой популярностью пользуется разработанный в конце 1970-х алгоритм SPICE, расшифровывается как «Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis». Данный алгоритм довольно хорош при выполнении анализа низкочастотных цепей практически любой мощности и сложности, а также для цепей среднечастотных малой мощности.  Но для анализа систем высокой частоты этот способ не подходит, так как он не учитывает потери на скин-эффект, эффект близости и краевой, температуры нагрева, потери на токи Фуко и гистерезис в магнитопроводах и многие другие факторы. А моделирование работы устройств, в импульсных режимах применяя алгоритм SPICE вообще неприемлемо.

Если вы попытаетесь проанализировать силовой каскад источника питания импульсного с частотой преобразования 5 МГц, то получите результат совершенно не соответствующий реальному. Довольно часто встречаются случаи, когда разработчики совершенно не задумываясь об алгоритмах, заложенных в симуляторе, производят моделирование устройства, собирают его макет, подключают его, и, получают совершенно другой от ожидаемого результат. И они начинают с поиска ошибок в исходных данных, даже не подозревая о том, что для анализа именно этой схемы подобран неверный алгоритм.

Немаловажным фактором является и точность, с  которой производится расчет в симуляторе, и требуемый по условиям работы схемы.

Моделирование2

Крупные фирмы-производители ферритовых изделий разработали и выложили свои специальные программы для моделирования, которые учитывают эффекты наиболее часто проявляющиеся именно на высокой частоте. Такие ПО позволяет более точно (в отличии от стандартных симуляторов) производить расчет каскадов с наличием индуктивных элементов. Но, пожалуй, главным недостатком такого ПО будет то, что они имеют стандартную библиотеку индуктивных элементов выпускаемых данной фирмой и моделирование других элементов не возможно.

Чтоб рассчитать индуктивный компонент или каскад (с этим компонентом) необходимо знать габариты магнитопровода, индукцию, проницаемость магнитную, удельные потери. Габариты можно измерить вручную (если имеется нужный элемент) или найти в справочнике, там же можно найти и удельные потери. Основные трудности, как правило, вызывает проницаемость магнитная и индукция насыщения, так как эти параметры практически всегда наиболее сильно отличаются от справочных. Поэтому эти параметры можно либо задавать с запасом (если это позволяют требования к точности расчета) или же измерять.

Если же магнитопровод в трансформаторе выполнен из отечественного феррита и он работает на частотах в диапазоне от 30 кГц до 100 кГц и через него протекает импульсный ток, то можно рекомендовать задаться величиной индукции не превышающей 0,625 от величины индукции насыщения. При использовании импортных ферритов можно использовать чуть-чуть меньший запас.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Подтвердите, что Вы не бот — выберите человечка с поднятой рукой: