开关电源技术saber实验指导书

《开关电源技术》实验指导书李志忠刘方铭广东工业大学信息工程学院二００七年十一月印刷开关电源实验指导书I前言开关电源技术是一门理论与实践紧密联系的课程，做适当的练习题和上机实验有助于深入理解和巩固验证基本理论知识。现在应用于开关电源技术的仿真软件已有多种，它们有通用的软件，也有专业的软件，其中通用的昀具影响的当推荐PSPICE和MATLAB。PSPICE是美国加州大学伯克利分校推出的集成电路分析软件SPICE的微机版，广泛应用于电子电路的设计。早期的MATLAB主要应用于控制系统的仿真和分析，经过不断扩展已经成为包括通信、电气工程、优化控制等诸多领域的科学计算软件。虽然上述两个软件均可用于开关电源系统的仿真，但是笔者认为开关电源技术作为一门跟实践紧密联系的课程，采用专业级的仿真软件效果将会更好，因此本实验将采用专业级的电源仿真软件SABER。通过上机实验可以使同学们了解并体会开关电源的组成和闭环系统的设计方法，锻炼初学者用计算机和SABER软件解决开关电源系统相关问题的能力。本实验指导书结合开关电源技术的基本理论和基本内容设计了两个上机实验，每个实验对应一个主题内容。此外，在第一节，还介绍了一些基本的SABER软件的使用方法。每个实验中，均给出了实验方法和步骤，还有完整的电路原理图和参考运行结果，但应注意，上机实验时，应当尽力独立计算开关电源系统的元器件的参数值，将结果和本指导书提供的运行结果进行比较分析，如果所得结果不对时，再对照参考原理图、设计方法和仿真步骤找出错误，得到正确结果，写出实验报告。实际上，写实验报告也是整个实验的重要环节，因为只有通过写实验报告，用所学理论来分析解释程序的运行结果，才能进一步验证、理解和巩固学到的理论知识，达到实验的目的。开关电源实验指导书1目录前言......................................................................................................................................I目录.....................................................................................................................................1实验一学习使用SABER.................................................................................................2一.实验目的.................................................................................................2二.实验内容和要求.....................................................................................2三.实验主要仪器设备和材料.....................................................................2四.实验方法、步骤及结果测试.................................................................2五.实验报告要求.......................................................................................52实验二双管电压模式正激开关变换器设计.................................................................53一.实验目的...............................................................................................53二.实验内容和要求...................................................................................53三.实验主要仪器设备和材料...................................................................54四.实验方法、步骤及结果测试...............................................................54五.实验报告要求.......................................................................................75六.思考题...................................................................................................75实验一学习使用SABER2实验一学习使用SABER实验项目名称：学习使用SABER实验项目性质：验证性实验所属课程名称：开关电源技术实验计划学时：2一.实验目的(1)学习使用SABER，为以后的开关电源技术实验操作顺利进行打下基础。二.实验内容和要求(1)创建一个设计，包括建立目录、应用SaberSketch建立一个设计、放置元器件、编辑符号性质、原理图布线以及修改导线性质等等(2)对设计进行分析，包括从SaberSketch到SaberGuide，执行瞬态和直流分析，在设计中放置Probe，执行交流分析和调用ComosScope，利用ComosScope分析波形，在一个波形中测量数据，改变一个参数，显示参数扫描结果，测量多成员的波形等等。三.实验主要仪器设备和材料计算机，SABER2004或以上版本四.实验方法、步骤及结果测试（一）创建一个设计1、建立目录首先要创建两个目录，以方便组织我们的例子：一个单级晶体管放大器电路：（1）打开“我的电脑”，然后在C盘或者D盘下面创建一个名字为“synopsys_tutorial”的目录。（2）打开该目录（“synopsys_tutorial”）。（3）在该目录下面创建一个名为“amp”的目录。开关电源实验指导书3（4）打开该目录（“amp”）。2、应用SaberSketch建立一个设计在该部分，我们应用SaberSketch来建立一个单级晶体管放大器电路：（1）首先启动SaberSketch：“开始”“所有程序”“Synopsys”“SaberSketch”我们会见到一个空的电路原理图窗口出现了；（2）我们要为这个电路原理图起个名字:a.点击FileSaveAs...实验一学习使用SABER4开关电源实验指导书5b.找到刚才我们创建的目录“AMP”，然后为该项设计起个名字为“single_amp”；c.点击“保存”.（3）先熟悉一下这个软件的一些菜单和按钮：注意，我们这个电路原理图的窗口名字已经变成了“single_amp”。我们可以把鼠标放到一些按钮上面悬停，一些注释会告诉你该按钮所起的作用，当然如果你英文比较流利，你也可以经常使用菜单项中的HELP来帮助你熟悉这个软件。3、放置元器件在这部分，我们可以应用该软件来建立电路原理图，以下图作为我们该次实验的例子来熟悉这个软件。（1）查找和放置NPN晶体管：:a.单击PartsGallery（元件库）图标.实验一学习使用SABER6开关电源实验指导书7b.输入NPN进行查找.c.找到之后，在列表中选择“3pinNPN,Transistor”，然后选择Place（放置）这里要注意的是，如果放置一个三极管，则点击“Place（放置）”一次，如果放置三个，则点击三次，以此类推。（2）放置电阻如图，我们继续查找电阻“Resistor”，并选择放置，这里要注意的是，电阻是有两种的，一种是水平的，另一种是立式的，当然我们选择的是后者。而且我们要放置5个电阻，因此，我们要点击“放置”5次-_-;。（3）按照该次实验给出的原理图，我们把电阻放置好，这里可以用鼠标左键单击电阻并进行拖拽，拉到目的位置后再松开左键。注意：为了明确元件的相互位置，我们可以点击“ToggleGrid”按钮把原理图的网格打开，也可以点击“ZoomtoFiticon.”（放大）按钮以调整视角。.实验一学习使用SABER8（4）同理，我们在元件库中查找“v_pulse”符号，并进行放置，这里要注意的是，我们查找后，在列表中要选择“VoltageSource,Pulse”进行放置。（5）重复上面的查找+放置步骤，直到我们把需要的元件全部找齐：查找PartName数量v_dcVoltageSourceConstant1capCapacitor(–)1capCapacitor(|)1groundGround,(SaberNode0)6vccvcc3注意：如果我们需要的数量超过1，记住要按照数量要求点击相应次数的“放置”按钮。查找完成所有元件之后，关闭“查找元件库”对话框。开关电源实验指导书9实验一学习使用SABER10开关电源实验指导书11实验一学习使用SABER12（6）然后对照原图把元件的相应位置摆放好；（7）细心的同学可以发现输入电容方向不一致，我们可以在电容上点击右键，并在弹出的菜单中选择“Rotate”“180”，即旋转180度。4、编辑符号的属性在摆放好了所有的元器件之后，我们需要按照给出的原理图要求逐一编辑好相应的电气特性。我们先从简单的电阻和电容进行编辑：（1）首先选定一个电阻，如RC，然后双击，在弹出的属性框中修改相应的属性。在下图中，可以看到我们要修改三个地方，即：“ref”要修改为“rc”；“rnom”要修改为“1.1K”；还有这两个地方后面的黑圈，要点击它，使之变成半黑半绿，目的是在原理图上显示后面部分的内容，即“rc”和“1.1K”，修改完之后要点击“Apply”按钮使修改生效。当然，你也可以把黑圈改成全绿，然后再点击“Apply”按钮，观察有什么不同。（2）如此类推，分别把电阻和电容的参数进行修改，还有VCC的参数，也是修改其中的两个数据。开关电源实验指导书13实验一学习使用SABER14开关电源实验指导书15实验一学习使用SABER16开关电源实验指导书17PartIdentifierReplacementValuer161kr217.6kre300rc1.1kcin33ncload0.1nvcc12（3）然后我们开始修改NPN三极管。A、双击三极管，以打开属性对话框；B、把q_3p的ref属性修改为q1；C、通过点击把后面的全黑圈改成半绿；D、点击下面一行的(type=_n)值，以修改saber_model属性，点击后会弹出一个“STRUCmodel”对话框，我们拉动右边的滚轴，找到一个“bf”列表，然后把里面的值修改为200E、单击OK，以关闭“STRUCmodel”对话框并使刚才的修改生效。H、在属性对话窗中，单击OK按钮，以便使该项改变生效并关闭窗口实验一学习使用SABER18（4）修改脉冲电源。A、双击脉冲电源“v_pulse”，以打开属性对话框；B、按照下表要求修改相对应的值并单击OK；Symbol.ReferencePropertyNameValuev_pulse.sig_sourcerefinitialpulsetrtfwidthperiodac_magsig_source1.22.310n10n0.5u1u1开关电源实验指导书19这样就把所有元器件的属性按照原理图的要求修改好了，下一步就需要按要求连线。5、原理图布线（1）、在