基于Saber仿真軟件的直流電子負(fù)載設(shè)計(jì)

摘 要：為了合理縮短航空蓄電池及電源研制時(shí)間，并有效節(jié)約開發(fā)費(fèi)用，以Saber仿真軟件于直流電子負(fù)載設(shè)計(jì)中行負(fù)載測試與參數(shù)分析。測試系統(tǒng)均是由電源模塊、恒流電路模塊、恒壓電路模塊、橫阻電路模塊、過載報(bào)警、保護(hù)模塊構(gòu)成，Saber對(duì)其進(jìn)行仿真調(diào)式，可充分完善負(fù)載系統(tǒng)功能，保證產(chǎn)品滿足各項(xiàng)指標(biāo)要求。文章探討了基于Saber仿真軟件的直流電子負(fù)載設(shè)計(jì)，并著眼于其各個(gè)方面進(jìn)行了全面分析，為基于saber仿真軟件的直流電子負(fù)載設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：Saber仿真軟件；負(fù)載測試；直流電子負(fù)載

Saber軟件多用于外圍電路仿真模擬中，其主要包括繪制電路圖與電路仿真模擬，最終的模擬結(jié)果均可于SaberScope中查找。但移相全橋DC/DC變換器具備十分鮮明的特點(diǎn)，其用于大功率多電飛機(jī)電源系統(tǒng)中十分關(guān)鍵，而多電飛機(jī)可提高使用電力，并可有效降低液壓與氣動(dòng)，此種改變使得多電飛機(jī)優(yōu)勢更高。多電飛機(jī)對(duì)電力要求不斷增加，其應(yīng)具備適當(dāng)?shù)呐潆?、轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，以確保相關(guān)系統(tǒng)有序運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，探討基于Saber仿真軟件的直流電子負(fù)載設(shè)計(jì)，對(duì)直流電子負(fù)載設(shè)計(jì)有著極大現(xiàn)實(shí)意義。

1 電子負(fù)載設(shè)計(jì)

1.1 電子負(fù)載設(shè)計(jì)要求與測試方法

Saber仿真軟件具備極為強(qiáng)大的功能，其可快速仿真各種電路軟件，且多用來仿真開關(guān)電源時(shí)域，亦或者是相應(yīng)的頻域，從而形成適宜的混合系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各種仿真。Saber可兼容許多仿真，再于不同層面處理其間存在的問題。直流電子負(fù)載設(shè)計(jì)可有效控制模擬量，之后則以相關(guān)編程對(duì)相關(guān)器件施以建模與實(shí)時(shí)仿真，從而挺高仿真速度。

1.2 系統(tǒng)方案論證與設(shè)計(jì)

直流電子負(fù)載構(gòu)成電路可分為三種，包括恒流、恒壓、恒阻這三種，此三種電路將運(yùn)算放大器及相應(yīng)的反饋網(wǎng)絡(luò)結(jié)合而成，通常均是以單片機(jī)來控制。設(shè)計(jì)核心為電路反饋網(wǎng)絡(luò)中的場效應(yīng)，局部單片機(jī)可被有效控制。電子負(fù)載系統(tǒng)控制程序亦是非常關(guān)鍵，其可實(shí)現(xiàn)各種信息輸入程序，并能夠有效顯示信息；其間數(shù)據(jù)采集均是于相關(guān)程序中轉(zhuǎn)換，從而保證各個(gè)程序有序運(yùn)轉(zhuǎn)。恒流工作模式可以分流電阻實(shí)現(xiàn)采壓，之后則根據(jù)實(shí)際情況將其放大，且進(jìn)行詳細(xì)的比較，從而將各種數(shù)據(jù)及時(shí)反饋，要合理調(diào)節(jié)分流電阻中存在的電壓，則可保證恒流穩(wěn)定運(yùn)行。采壓之后則和設(shè)定的電壓互相比較，且及時(shí)將相關(guān)模塊有效整合，保證硬件設(shè)計(jì)有效簡化，恒阻模塊均可以單獨(dú)電路確保恒阻。此種方式的電路集成度偏高，相關(guān)硬件電路均可作為功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，從而有效提高其可靠性。

2 電路仿真

2.1 恒流恒壓模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

光耦中的各項(xiàng)連接工作很重要，其間包括工作模塊與控制模塊，線性光耦合器可構(gòu)成光耦反饋電路，要根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整電流，保證電壓安全穩(wěn)定，之后以光耦隔離保證各個(gè)模塊不干擾運(yùn)作。二極管可有效控制運(yùn)放管腳中存在的電壓，要盡可能使其起到保護(hù)作用。電路往往是非常復(fù)雜的，仿真電路中以線性可調(diào)電壓源，并以此替代早期的控制模塊，從而嚴(yán)格測試電源信號(hào)，這時(shí)便可提高仿真速度。恒定電壓工作下的電子負(fù)載流入負(fù)載電流控制十分關(guān)鍵，應(yīng)嚴(yán)格控制其負(fù)載電壓，保證其負(fù)載電壓增加至設(shè)定值。系統(tǒng)監(jiān)測電路采壓完成后，要將其與設(shè)定電壓嚴(yán)格比較，從而將信息反饋于對(duì)應(yīng)控制電路中。監(jiān)測電路采樣電壓降低后，會(huì)被送進(jìn)比較器中，再與相關(guān)結(jié)果分析比較，且反饋于工作電路控制負(fù)載電壓中。

2.2 恒組電路模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

電阻工作模式下的電子負(fù)載應(yīng)以負(fù)載電阻與輸入電壓確定，保證負(fù)載電流與輸入電壓為正比，比值設(shè)定負(fù)載電阻設(shè)定值務(wù)必嚴(yán)格保持。恒阻電路均是獨(dú)立的，其運(yùn)轉(zhuǎn)均是以開關(guān)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的。通常Saber中不存在電位器，要根據(jù)實(shí)際情況改變電阻，保證仿真以2個(gè)電阻串聯(lián)實(shí)現(xiàn)。恒阻電路可有效改變相關(guān)元器件的輸入電壓，并獲得相應(yīng)的電阻恒定數(shù)據(jù)。

2.3 過載報(bào)警、保護(hù)模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

通常為了保證電路正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)出對(duì)應(yīng)的電子負(fù)載過載，以此來保護(hù)電路運(yùn)行。要嚴(yán)格采樣，并設(shè)置相應(yīng)的閾值，確保單片機(jī)控制電源的輸入及時(shí)斷開，這時(shí)系統(tǒng)則被迫停機(jī)。

3 電路模塊高級(jí)仿真

3.1 蒙特卡羅分析

此分析是于模型參數(shù)值浮動(dòng)范圍之內(nèi)，并隨即取樣，嚴(yán)格檢驗(yàn)器件參數(shù)，確保其數(shù)值浮動(dòng)于相應(yīng)的范圍內(nèi)。要及時(shí)更換電路，以恒壓流模塊替換，若電子負(fù)載中未施以隔離，從而保證其運(yùn)轉(zhuǎn)安全可靠。但是通常設(shè)計(jì)對(duì)象十分復(fù)雜，具體應(yīng)用中根本達(dá)不到相應(yīng)的效果。以光耦隔離電路之后，系統(tǒng)可靠性降低，不過設(shè)計(jì)務(wù)必確保于規(guī)定范圍中。

3.2 電應(yīng)力分析

電子負(fù)載應(yīng)具備極高的電路穩(wěn)定性，因其均于高電壓與高電流情況下，這時(shí)則應(yīng)深層次分析其間電應(yīng)力，獲得準(zhǔn)確的工作參數(shù)，盡可能保證相關(guān)參數(shù)不超過元器件實(shí)際承受力。并全面分析其間實(shí)際負(fù)荷，保證電阻功率大于13.3W；保證IRF540負(fù)荷可達(dá)到96%，盡管其于額定范圍內(nèi)，及時(shí)更換MOS管以確保電力穩(wěn)定運(yùn)行。

4 結(jié)束語

電路系統(tǒng)可靠性為電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵內(nèi)容，亦是測試耗時(shí)最多的工作，Saber軟件多用于外圍電路仿真模擬中，以Saber仿真分析電路設(shè)計(jì)中的諸多參數(shù)，從而獲得電路實(shí)時(shí)變化結(jié)果，降低其間重復(fù)環(huán)節(jié)。基于Saber仿真方案設(shè)計(jì)中的直流電子負(fù)載進(jìn)行嚴(yán)格的定型試驗(yàn)，從而合理縮減軟件研制時(shí)間，這時(shí)便節(jié)省了開發(fā)費(fèi)用。文章分析了電子負(fù)載設(shè)計(jì)，探討了電路仿真，對(duì)電路模塊高級(jí)仿真進(jìn)行了相關(guān)分析，為基于saber仿真軟件的直流電子負(fù)載設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。

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作者簡介：高菁，身份證：51011219930103002X。