当前位置：文档之家 › Saber仿真开关电源设计

Saber仿真开关电源设计

  • 格式：pdf
  • 大小：1.01 MB
  • 文档页数：32

下载文档原格式

  / 32

合集下载

Saber电源仿真--基础篇[

Saber电源仿真--基础篇[

Saber电源仿真——基础篇电路仿真作为电路计算的必要补充和论证手段，在工程应用中起着越来越重要的作用。

熟练地使用仿真工具，在设计的起始阶段就能够发现方案设计和参数计算的重大错误，在产品开发过程中，辅之以精确的建模和仿真，可以替代大量的实际调试工作，节约可观的人力和物力投入，极大的提高开发效率。

Saber仿真软件是一个功能非常强大的电路仿真软件，尤其适合应用在开关电源领域的时域和频域仿真。

但由于国内的学术机构和公司不太重视仿真应用，所以相关的研究较少，没有形成系统化的文档体系，这给想学习仿真软件应用的工程师造成了许多的困扰，始终在门外徘徊而不得入。

本人从事4年多的开关电源研发工作，对仿真软件从一开始的茫然无知，到一个人的苦苦探索，几年下来也不过是了解皮毛而已，深感个人力量的渺小，希望以这篇文章为引子，能够激发大家的兴趣，积聚众人的智慧，使得我们能够对saber仿真软件有全新的认识和理解，能够在开发工作中更加熟练的使用它，提高我们的开发效率。

下面仅以简单的实例，介绍一下saber的基本应用，供初学者参考。

在saber安装完成之后，点击进入saber sketch，然后选择file—> new—>schematic，进入原理图绘制画面，如下图所示：在进入原理图绘制界面之后，可以按照我们自己的需要来绘制电路原理图。

首先，我们来绘制一个简单的三极管共发射极电路。

第一步，添加元器件，在空白处点击鼠标右键菜单get part—>part gallery有两个选择器件的方法，上面的左图是search画面，可以在搜索框中键入关键字来检索，右图是borwse画面，可以在相关的文件目录下查找自己需要的器件。

通常情况下，选择search方式更为快捷，根据关键字可以快速定位到自己想要的器件。

如下图所示，输入双极型晶体管的缩写bjt，回车确定，列表中显示所有含有关键字bjt的器件，我们选择第三个选择项，这是一个理想的NPN型三极管，双击之后，在原理图中就添加了该器件。

Saber仿真开关电源设计

Saber仿真开关电源设计

2.0 Specifications
The following specifications will be used to design the power converter.
2.1 Input Specifications
Line Input Pin(max) = Pout(max) Eff = 30/.85 150Vdc, ± 6V 35 Watts
2.2 Output Specifications
Vout Vout(ripple) Iout Iout(ripple) Pout(max) = (15V)(2A) 15Vdc ≤ 25mV p-p 50mA to 2A ≤100mA p-p 30 Watts
2.3 Other Specifications
Efficiency Switching Frequency ≥ 85% 200KHz (derived)
Page 3 of 32
®
3.0 Step-By-Step Design Process
This section details the steps necessary to design the power converter.
Page 5 of ห้องสมุดไป่ตู้2
®
The input filter capacitor value can be found in two ways Input Capacitor Value - Method 1 C = (Idc)(T3) / Vr Idc = Pin(max) / Vdc = 35W / 150V = .233A Vr = (2)(Vpeak-Vdc) = (2)(11.3) = 22.6V T3 = Time the capacitor must deliver its energy to the circuit Solving for T3: T3 = t1 + t2 t1 = (1/4)(1/f) where f = input frequency = 60Hz = (1/4)(1/60) = 4.166 msec Note: Most text books at this point assume that the input ripple is small and therefore that t2 ≅ t1 which would yield T3 = 4.166 msec + 4.166 msec = 8.33 msec However, this is not the case in many designs. Therefore we need to use the following equations to calculate t2: Referring to FIGURE 1: Vmin = Vpeak(Sinθ) θ= Sin-1 Vmin Vpeak

基于Saber的开关电源设计与仿真

基于Saber的开关电源设计与仿真

压： ＝Ｚ （ ） ． 【 ／ 】 ｍ 力 一 式中： ＝ ５Ｖ， ＝５ ＝ １ １ Ｖ； ３； ０
＝
２ ． Ｖ， ５
＝０８ Ｖ 因此 ，输 出稳 定后 的控 制电压 ＝ ．５
Ｏ０
１０ Ｏ
２０ ０
３ ００
４０ ０
５Ｏ Ｏ
６Ｏ ０
刀 ＋ ／ｍ ２ ｘ （ ＋ ． ） ５ ＝ ． ２ ． （ ） ＝ ． ３ ５ ０ ５ １０ ０ ９ 如果电路不经 Ｖ ５ １ ８／ ７ ５
图 １ 见， 可 经过 ２ ０ 左右 ， 出电 ５ ｓ 输 压 稳定 于 １ 这 与设计 的指标 一致 ． ５ Ｖ， 因仿 真 时输 入 电压 与 控 制 电压稳 定 不 变 ，输 出 电压 也稳定 不变 ． 实 际 但 电路 会 因输 入 电压 的 波 动 而 导致 输 出 电压 变化 【．由 图 １可见 ，输入 电 ４ 】
Ｏ 引 言
近年来 ，随着 电子 电路 仿真技 术应 用领域 的不 断扩 展 ，对 仿真 技术 也不 断提 出新 的要 求 ，如增 强仿真 的可靠 性和 准确性 ，提 高仿 真和建模 效率 等［． １ 为满 足这 些要求 ，相继 推 出 了一 系列 的仿 真 软件 【． 】 ２ 】 Ｓｂｒ ａ ｅ 是全 球最 先进 的 ，也是 唯一 的多技 术 、多 领域 的系统 仿真 软件产 品 ，它 已成 为混合 信号 、混合技 术设计 和验 证工 具 的业 界标 准 ，可用 于电子 、电力 电子 、机 电一体化 、机 械 、光 电 、光学 、控 制等类 型 系 统构成 的混 合 系统仿 真．它可兼 容模 拟 、数 字 、控 制量 的混合 仿真 ，便 于在不 同层面 上分析 和解 决 问题．
“ｎ ｕ” ｉｐ ｔ ，点击 “ 编辑 ” ，在输 入域 中 输人 “ ｓ２ ，点 击 “ Ｋ”按 钮 ． ｕｅ” Ｏ 仿 真时 ， 这就 通过选 择开关 将交 流 电压

Saber仿真电源案例详解

Saber仿真电源案例详解

file://E:\设计相关\saber专辑\Saber Power.htm
2006-3-19
Saber Power
页码，3/5
电源变压器设计的三种解决方案：
·器件模型法：Saber软件自带大量的变压器模型，以适应不同的磁心材料 (如3c2、3c6、3c8 等)、
磁心形状 (如EC、EP、EI、POT、SQUARE、TOROID、UI、UU、ETD等) 以及线圈的不同端口数目。
协同仿真功能:
Saber 的协同仿真器将 Saber 的混合信号分析同 Mentor Graphics 公司 ModelSim、Mo delSim/PLUS 或 Cadence 的 Verilog-XL 的纯数字仿真能力结合起来。这个接口使得 Avant! 的 Saber 仿真器拥有同其它设计环境中用的工业标准 VHDL 及 Verilog 仿真器协同仿真的优势。 这些设计环境包括 Avant!的 SaberSketch、Mentor Graphics、Cadence 和 Innoveda 等。 仿真输出的结果在 SaberScope 波形分析器中按时间排列起来，这使你更容易观察并对照模拟及 数字信号的数据。
模拟/数字边界的接口：
Saber 混合仿真产品在模拟/数字边界应用了 Avant!特殊的 Hypermodel 接口模型来使设计 的数字部分在数模接口处有着正确的电路特性。Hypermodel 是在网表产生时自动加到设计中去 的，使得同模拟器件相连的数字管脚具有精确的模拟电路仿真特性。对于 TTL，CMOS，ECL 等 各种不同工艺的标准逻辑管脚，Saber 提供给您至少 3500 多种 Hypermodel。这些 Hypermo del 可以被修改来同用户自定义的数字特性相匹配。Hypermodel 都是用 MAST 语言来完成的(而 不象其竞争产品一样将数模接口写死在设计中)，这就意味着如果库中不存在，你可以创建自己的 Hypermodel 库。

开关电源仿真

开关电源仿真

开关电源中变压器的Saber仿真辅助设计一：反激一、Saber在变压器辅助设计中的优势：1、由于Saber相当适合仿真电源，因此对电源中的变压器营造的工作环境相当真实，变压器不是孤立地被防真，而是与整个电源主电路的联合运行防真。

主要功率级指标是相当接近真实的，细节也可以被充分体现。

2、Saber的磁性材料是建立在物理模型基础之上的，能够比较真实的反映材料在复杂电气环境中的表现，从而可以使我们得到诸如气隙的精确开度、抗饱和安全余量、磁损这样一些用平常手段很难获得的宝贵设计参数。

3、作为一种高性能通用仿真软件，Saber并不只是针对个别电路才奏效，实际上，电力电子领域所有电路拓扑中的变压器、电感元件，我们都可以把他们置于真实电路的仿真环境中来求解。

从而放弃大部分繁杂的计算工作量，极大地加快设计进程，并获得比手工计算更加合理的设计参数。

4、由于变压器是置于真实电路的仿真环境中求解的，所有与变压器有关的电路和器件均能够被联合仿真，对变压器的仿真实际上成了对主电路的仿真，从而不仅能够获得变压器的设计参数，还同时获得整个电路的运行参数以及主要器件的最佳设计参数。

附件下载磁芯手册.XLS二、Saber 中的变压器我们用得上的Saber 中的变压器是这些：（实际上是我只会用这些）分别是：xfrl 线性变压器模型，2~6绕组xfrnl 非线性变压器模型，2~6绕组单绕组的就是电感模型：也分线性和非线性2种线性变压器参数设置（以2绕组为例）：其中：lp 初级电感量ls 次级电感量np、ns 初级、次级匝数，只是显示用，不是真参数，可以不设置rp、rs 初级、次级绕组直流电阻值，默认为0，实际应该是该绕组导线的实测或者计算电阻值，在没有得到准确数据前，建议至少设置一个非0值，比如1p（1微微欧姆）k 偶合（互感）系数，建议开始设置为1，需要考虑漏感影响时再设置为低于1的值。

需要注意的是，k 为0。

99 时，漏感并不等于lp 或者ls 的1/100。

Saber在电源系统设计仿真中的应用[1]

Saber在电源系统设计仿真中的应用[1]

SABER在电源系统设计仿真中的应用北京才略科技有限公司二零壹零年肆月未经许可 请勿复制全部或者部分文档©才略科技 版权所有 文档名称：Saber 在电源系统设计仿真中的应用 文档编号：Saber ‐DY ‐001 文档版本：v1.0 文档类别：详细技术资料 密 级：目 录1. 电源设计面临的挑战 (1)1.1.1. 仿真模型库 (2)1.1.2. 收敛性能 (2)1.1.3. 变压器设计 (2)1.1.4. 仿真速度 (2)1.1.5. 分析功能 (2)2. 基于SABER的电源设计解决方案 (3)2.1. Saber简介 (3)2.1.1. 完备的电子、电气设计支持 (3)2.1.2. 模型的开放性及建模工具 (4)2.1.3. 强大的优化及分析能力 (4)2.2. Saber在电源设计中的特点 (5)2.2.1. 丰富的器件模型 (5)2.2.2. 电源变压器设计的三种解决方案 (7)2.2.3. 多种补偿电路解决方案 (8)2.2.4. 多种专利算法 (8)2.2.5. 精确的分析精度 (9)2.3. Saber的主要接口说明 (9)2.3.1. 针对数模混合仿真的接口 (9)2.3.2. 针对控制系统设计的接口 (9)2.3.3. 针对CAD软件的接口 (10)2.3.4. HIL仿真 (10)3. 与其他仿真软件的对比 (10)3.1. Saber与Pspice (11)3.1.1. 总揽 (11)3.1.2. 仿真器 (11)3.1.3. 模型库 (12)3.1.4. 前后端处理能力 (13)3.1.5. 分析设置与操作 (14)3.1.6. 外部接口机协同仿真 (15)3.2. Saber与Matlab (16)3.2.1. 总揽 (16)3.2.2. 仿真器 (16)3.2.3. 模型库与建模手段 (19)3.2.4. 使用环境 (20)4. 电源设计的案例 (21)4.1. 功率变化器的全面仿真 (21)4.1.1. 原理图及主要器件 (21)4.1.2. 仿真结果分析 (22)4.1.3. Saber仿真的优点 (23)4.2. 汽车充电系统中电池/发电机的测定 (24)5. 关于才略科技 (24)1.电源设计面临的挑战在电子产品迅速发展的今天，电源越来越显示出其重要作用，它被广泛应用于计算机、通信、航天航空、消费类电子等各方面。

Saber仿真在开关电源产品设计中的应用


Saber仿真在开关电源产品设计中的应用
充电状态时，最低电压为42V
Saber仿真在开关电源产品设计中的应用
驱动波形和谐振电流波形如下
Saber仿真在开关电源产品设计中的应用
谐振电容电压波形
Saber仿真在开关电源产品设计中的应用
从以上仿真可以看出，在所有工作区间，开 关频率最低为180kHz（58V满载输出时）。 谐振电容的电压最大有效值为366V（58V满 载输出时）。 谐振电感电流和励磁电感电流均在58V满载输 出时达到最大值。 以上结论和相关数据，对于磁性器件损耗计 算和仿真，谐振电容选型，开关频率参数设 定等具有指导性意义。
Saber仿真在开关电源产品设计中的应用 在所有的解决方案中，平均电流控制模式的CCM BOOST PFC电路应用最为成熟，广泛应用于中大功 率电源场合。 但是，一般单路CCM BOOST PFC电路在1~3kW的 功率范围内可以达到最佳的设计效果。在3kW以上 的应用中，单路PFC电路的优化设计将变得困难。 在此背景下，交错并联PFC电路引起大家的关注和 重视。其每个并联支路的设计思路与单路PFC电路 完全相同，因此可以获得体积，布局和热设计的优 化设计结果。而两路之间错相180°控制，开关纹 波可以相互抵消，因此可以简化输入EMI滤波器的 设计。
Saber仿真在开关电源产品设计中的应用
负载动态电压波形（更改431补偿电容为47nF，3842 COMP 端电阻为2k）
负载动态调整时间缩小到2ms左右，电压过冲降到15.4V
Saber仿真在开关电源产品设计中的应用
本文由于写作时间的关系，不再对环路进行 详细的计算和仿真。 关于环路补偿部分的计算和仿真，请参考本 人在21世纪电源网论坛发的文章《环路补 偿—计算和仿真》。 反激电路在DCM模式下的传递函数在张兴柱 博士的公司网站上（)可以找 到相关资料。

推挽电路 Saber 仿真实例

Saber仿真实例稳压管电路仿真 (1)带输出钳位功能的运算放大器 (2)5V/2A的线性稳压源仿真 (5)半桥推挽电路的开环仿真 (7)使用Saber 仿真35W AC-DC 反激电源设计 (21)使用Saber 仿真35W AC-DC 反激电源设计(续 I) (23)使用Saber 仿真35W AC-DC 反激电源设计(续 II) ........................................ 2006-07-2726稳压管电路仿真今天是俺在网博电源网上开始写Blog的第一天，一直没想好写点什么，正好论坛上有网友问我在Saber环境中如何仿真稳压管电路，就以稳压管电路仿真做为俺在网博上的第一篇Blog吧。

稳压管在电路设计当中经常会用到，通常在需要控制电路的最大输入、输出或者在需要提供精度不高的电压参考的时候都会使用。

下面就介绍一个简单例子，仿真电路如下图所示：在分析稳压管电路时，可以用TR分析，也可以用DT分析。

从分析稳压电路特性的角度看，DT分析更为直观，它可以直接得到稳压电路输出与输入之间的关系。

因此对上面的电路执行DT分析，扫描输入电压从9V到15V，步长为0.1V，分析结果如下图所示：从图中可以看到，输入电压在9～15V变化，输出基本稳定在6V。

需要注意的是，由于Saber仿真软件中的电源都是理想电源，其输出阻抗为零，因此不能直接将电源和稳压管相连接，如果直接连接，稳压管将无法发挥作用，因为理想电源能够输出足以超出稳压管工作范围的电流。

带输出钳位功能的运算放大器运算放大器在电路设计中很常用,在Saber软件中提供了8个运放模板和大量的运放器件模型,因此利用Saber软件可以很方便的完成各种运方电路的仿真验证工作.如下图所示的由lm258构成的反向放大器电路, 其放大倍数是5,稳压二极管1N5233用于钳位输出电压.真结果如下图所示:从仿真结果可以看出,当输入电压超出一定范围时, 输出电压被钳位. 输出上限时6.5V, 下限是-6.5V. 电路的放大倍数A=-5.注意:1. lm258n_3 是Saber中模型的名字, _3代表了该模型是基于第三级运算放大器模板建立的.2. Saber软件中二极管器件级模型的名字头上都带字母d, 所以d1n5233a代表1n5233的模型.5V/2A的线性稳压源仿真下图所示的电路利用78L05+TIP33C完成了对78L05集成稳压器的扩展，实现5V/2A的输出能力。

开关电源电路中拓扑电感的Saber仿真辅助设计

开关电源电路中拓扑电感的Saber仿真辅助设计一、（输入输出）滤波网络在电路中的地位拓扑电感（变压器）是拓扑需要，滤波电感是纹波需要，只有当拓扑电感不足以满足纹波要求时，才使用滤波电感（增加LC滤波网络）。

这意味着：1、如果拓扑电感满足纹波要求，可以不要滤波电路。

2、当拓扑电感不能满足纹波要求时，才另外单独考虑滤波电路。

3、拓扑电感的主要任务是应对拓扑需要的能量转移，而不是应对纹波的。

4、滤波电路的唯一任务就是滤波，不干别的。

二、滤波网络与拓扑的关系所有电压型拓扑总可以这样表达：其中，输入电容Cin、输出电容Cout都的拓扑允许的，甚至是拓扑必须的。

同时，Cin、Cout也可以理解为拓扑本身的、自带的滤波电路。

这里，虚线内的滤波网络现在是一个电容，也就是二端滤波网络，但是它也可以是三端甚至四端网络。

注意：图中没有任何电感，拓扑的电感（或者变压器）在拓扑模块内没有画出来。

三、输出滤波网络对于大多数电压型拓扑而言，输出端总有一个电容Cout，而且这个电容就是滤波的意思。

一般情况下，我们总可以通过调整Cout的大小满足任何需要的纹波要求。

然而在某些情况下，我们无法通过调整Cout的大小获得需要的输出纹波，比如：1、满足需要的纹波时，需要的Cout太大，成本和体积不允许。

2、在接近短路运行时（比如电焊机或者点焊机），普通电容的电流指标不能满足要求。

3、某些应用不允许太大的Cout存在，比如逆变系统，太大的Cout将导致控制的困难。

4、出于可靠性的考虑，在输出端不使用电解电容。

5、高精度电源，由于电容ESR的存在，始终达不到要求的输出纹波指标。

怎么办呢？其实很简单：1、找出能够接受的电容2、把这个电容一分为二3、中间放一个适当的电感4、调整这个电感直到满足输。

LED电路仿真设计-Saber篇


学习曲线陡峭
Saber软件功能强大但操作复杂， 需要设计师具备一定的专业知识 和技能。
资源占用较大
Saber软件的仿真过程需要占用较 大的计算资源，对于小型项目可 能存在一定的性能挑战。
成本较高
Saber软件是一款商业软件，购买 和维护成本较高，可能不适合小 型项目或个人用户。
THANKS
感谢观看
仿真精度设置
用户可以根据需要设置仿真的精度， 如采样点数、仿真步长等。
Saber软件的仿真结果分析
波形分析
参数优化
通过Saber软件的波形分析功能，用户可以 观察LED电路的输入输出波形，了解电路的 工作状态和性能表现。
根据仿真结果，用户可以对元件参数进行 优化，以提高LED电路的性能指标。
可靠性分析
05
LED电路仿真设计的挑战与展望
LED电路仿真设计的挑战
高精度模拟需求
LED电路的特性要求高精度模拟，以准确预测其性能和行为。
复杂的光学效应
LED的光学效应（如散射、反射和干涉）增加了电路仿真的复杂性。
材料特性的多样性
不同LED材料的电气和光学特性差异大，增加了仿真的难度。
热效应的考量
LED在工作时会产生热量，热效应对LED性能有显著影响，需要纳入仿真设计。
总结词
LED照明电路仿真设计能够预测实际照明 效果，优化照明质量和能效，降低设计 和制作成本。
VS
详细描述
LED照明电路的设计需要考虑照明的均匀 性、颜色和亮度等参数。通过仿真设计， 可以预测不同电路参数下的照明效果，从 而优化电路设计，提高照明质量和能效。 此外，仿真设计还可以帮助设计师快速评 估不同方案的成本和性能，为实际制作提 供可靠的依据。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

2.2 Output Specifications
Vout Vout(ripple) Iout Iout(ripple) Pout(max) = (15V)(2A) 15Vdc ≤ 25mV p-p 50mA to 2A ≤100mA p-p 30 Watts
2.3 Other Specifications
3.1.2
Design the Rectifier and Filter Capacitor (Optional Section) Note: A full-wave bridge rectifier will be used to allow the design of a smaller filter capacitor.
3.1 Open Loop Design
3.1.1 Define the Duty Cycle and Turns Ratio of the Transformer The basic relationship in a forward converter is Vout ≅ (Vin)(1 / n)(D) where Vout =dc output voltage n = turns ratio = np / ns D = duty cycle Given that Vout = 15VDC and Vin = 150 VDC, we see that (1 / n)(D) must equal 0.1 i.e. 15 = (150)(.1) The duty cycle of a forward converter should not exceed .5. Therefore we will choose a value which is between 0 and 0.5. In this example we choose D = 0.3, approximately the midpoint of the range. Therefore we know (1 / n)(D) = .1 or 1 / n = .1 / D = .1 / .3 = 1/3 so n = 3 The next step is to define the maximum and nominal duty cycle which include the output diode losses. These values will be needed for future calculations. Dmax = Vout (Vin(min))(1/n)
By Steve Chwirka Analogy, Inc. Beaverton, Oregon (503) 626-9700
Page 1 of 32
®
Table of Content
1.0 Scope of Document 3 2.0 Specifications 3 2.1 Input Specifications 3 2.2 Output Specifications 3 2.3 Other Specifications 3 3.0 Step-By-Step Design Process 4 3.1 Open Loop Design 4 3.1.1 Define the Duty Cycle and Turns Ratio of the Transformer 4 3.1.2 Design the Rectifier and Filter Capacitor (Optional Section) 5 Validate the Rectifier and Filter Capacitor using Saber 9 3.1.3 Output Filter Design 10 Inductor Design 10 Capacitor Design 11 3.1.4 Validate the Open Loop Design using Saber 11 3.2 Compensator Design using an Averaged Model 15 3.2.1 Validate the Averaged Model using Saber 16 3.2.2 Open-Loop AC Analysis 18 3.2.3 Designing the Compensation Circuit 18 3.2.4 Validate the Compensator Design using Saber 21 3.2.5 Validate the Closed Loop Parameters using Saber 21 3.3 Modulator Design and Final Closed Loop Simulation 23 3.3.1 Validate the Modulator Design using Saber 25 3.3.2 Validate the Closed Loop Design using Saber 27 3.4 Final Component Level Design 29
FIGURE 1 shows the rectified waveform, the desired DC input voltage of 150VDC and the resulting input ripple voltage (Vr) .
Rectified input voltage without filter capacitor Rectified input voltage with filter capacitor 11.3 Vpeak Vdc Vmin Vr 11.3
Page 5 of 32
®
The input filter capacitor value can be found in two ways Input Capacitor Value - Method 1 C = (Idc)(T3) / Vr Idc = Pin(max) / Vdc = 35W / 150V = .233A Vr = (2)(Vpeak-Vdc) = (2)(11.3) = 22.6V T3 = Time the capacitor must deliver its energy to the circuit Solving for T3: T3 = t1 + t2 t1 = (1/4)(1/f) where f = input frequency = 60Hz = (1/4)(1/60) = 4.166 msec Note: Most text books at this point assume that the input ripple is small and therefore that t2 ≅ t1 which would yield T3 = 4.166 msec + 4.166 msec = 8.33 msec However, this is not the case in many designs. Therefore we need to use the following equations to calculate t2: Referring to FIGURE 1: Vmin = Vpeak(Sinθ) θ= Sin-1 Vmin Vpeak
θ = Sin-1(138.7 / 161.3) = 59.3o We know that 180o = θ t2 (1/2) (1/f) t2 = (θ)(1/2)(1/f) 180o t2 = 2.745 msec where f = input freq = 60Hz
∴
= (59.3)(1/2)(1/60) / 180o
2.0 Specifications
The following specifications will be used to design the poications
Line Input Pin(max) = Pout(max) Eff = 30/.85 150Vdc, ± 6V 35 Watts
n = turns ration = np / ns = 3 Vin(min) = 144 (per specifications) Vout = 15V + (output diode losses ≅ .85V) = 15.85V ∴ Dmax = 15.85 / (144)(1/3) = .3302 Note that this is less than .5, the maximum duty cycle allowed in a forward converter.
Page 2 of 32
®
1.0 Scope of Document
This engineering document will guide the reader through the step-by-step design of a two switch, voltage mode, forward power converter using the Saber Simulator. In the process, we will describe typical design considerations and problems and how to overcome them. Validation of each step in the design process will be performed using Saber.
t1
t2
θ
T3
FIGURE 1 Filtering of Rectified Input Voltage
From FIGURE 1: Vpeak = Vin(ac) / .707 = 115 / .707 = 162.7 162.7 - (rectifier diode drops) ≅ 161.3V (where Vd ≅ .7) Vdc = 150 V Vmin = Vdc - (Vpeak - Vdc) = 150 - (161.3 - 150) = 138.7V