基于UCC3960做的原邊啟動副邊控制的磁隔離DC-DC變換器Saber仿真，已做出電路
好多公式和電路，
原邊啟動，副邊控制磁隔離開關電源---隨意引用，引用請說明出處，保留一切權利
原邊啟動，副邊控制磁隔離開關電源仿真
第一部分 使用Saber有限狀態機對UCC3960進行建模
一Saber仿真軟件介紹
Saber 是Synopsys 公司開發并于1987 年推出的模擬及混合信號仿真軟件，被譽為全球最先進的系統仿真軟件，也是唯一的多技術、多領域的系統仿真產品。與傳統仿真軟件不同，Saber 在結構上采用硬件描述語言(MAST)和單內核混合仿真方案，并對仿真算法進行了改進，使Saber 仿真速度更快、更加有效、應用也越來越廣泛。應用工程師在進行系統設計時，建立最精確、最完善的系統仿真模型是至關重要的。
Saber是混合信號、混合技術和線束系統設計和驗證的行業標準仿真環境。Saber的設計輸入、仿真工具、功能強大的波形顯示和分析能力、綜合全面的模型庫以及模型生成工具得到了高度評價，利用這些功能，設計人員能夠在不同詳細程度下分析各個物理學領域之間的相互作用。先進的分析和集成自動化能力讓設計人員能夠在系統的虛擬原型上實施優化、穩健設計和故障式影響分析(FMEA)。SABER經過了多個行業數百成功設計的實際生產驗證，已經成為設計方案從概念轉化為顯示的優選解決方案。
Saber有如下的優點，適合功率電路的建模和仿真工作。
在系統、電路、部件和集成電路層面上執行仿真達到當前先進水平的設計編輯和數據可視化工具完整成套的模型庫和建模工具業界標準的建模言(MAST、VHDL-AMS)穩健設計和自頂向下和自底而上設計方法針對嵌入式系統設計實現硬件/軟件聯合驗證通過先進的分析來優化成本、性能和可靠性二UCC3960特性
UCC3960可以滿足任何副邊控制開關電源對于原邊控制器的要求。這個原邊控制器能以60kHz～360kHz的開關頻率自由運行，同時當副邊控制信號存在的時候也可以同步副邊的開關頻率和開關狀態。應用較小體積和低損耗的脈沖變壓器使得變換器擁有較高的帶寬。同樣的，高帶寬的好處可以消除由于系統初始精度和光耦老化帶來的環路增益和相位的變化給系統帶來的影響。同時，芯片內部還包含了欠壓栓鎖，低電流啟動，軟啟動、5V電壓基準和高電流驅動電路。
三UCC3960建模
Saber可以識別由mast語言建立的期間模型。同時，Saber內擁有一套完整的MAST語言和狀態機建模機制。電路級仿真所使用的模型就是通過上述方法建立的。
1器件的電器端口定義
UCC2960是原邊啟動控制器，能夠很好的應用在副邊控制單端隔離離線式開關電源控制電路中。UCC2960的封裝形式為8引腳SOIC，這8個引腳皆為功能引腳。除電源輸入和地線外，還有PWM輸出、軟啟動控制、電流檢測等6個功能引腳。
在Saber系統中器件引腳定義如圖1：
vin，gnd：控制芯片的電源輸入。
refpin：芯片參考電壓輸出，向系統提供穩定的電壓參考。
gatepin：PWM輸出，驅動功率半導體元件。
sspin、fbpin：sspin通過外接電容器控制芯片的軟啟動，在軟啟動過程中PWM輸出的占空比從0%變化到72%；而fbpin與sspin的工作波形差值形成了芯片的控制信號，在軟啟動完成后芯片根據該信號與副邊開關頻率和開關狀態開始同步，完成控制轉移。
rtpin：定時端口，通過外接電阻控制芯片軟啟動的開關頻率。
cspin：電流檢測端口，與電流檢測電阻或電流互感器連接，進行原邊過流檢測。
Saber中模型的定義和實際元件相同，下面進行芯片的行為級描述。
2仿真模型的行為級描述
⑴電阻定時的實現
rtpin引腳輸出的電壓為2V，如果連接一個電阻到地，將在電阻中產生電流。由于芯片內部存在鏡像電流源連接的振蕩電路，外部電阻就可以設定系統的振蕩頻率。
仿真模型中的頻率為，Iset是電阻內流過的電流。
自由振蕩頻率為。如使用22.2K的電阻，則振蕩頻率為360.36kHz。
⑵軟啟動
sspin引腳提供了原邊軟啟動的功能。這個引腳須外接電容，由一個7uA的恒流源對電容進行充電，以設定在啟動時PWM輸出的占空比上升速率。這個引腳同樣是脈沖變壓器的交流地，同時也提供了fbpin引腳的直流偏置。電容充電的極限值為5V。
在模型中，通過數學計算的方法，來實現軟啟動的控制。
占空比的定義：。
在軟啟動過程中，占空比從0%至72%變化，此變化和外接軟啟動電容上電壓上升速率有關。所以占空比隨電容電壓變化的數學描述為：
式中：Dmax是最大占空比72%，Vss是sspin引腳上的電壓
由于控制器的控制，軟啟動過程從sspin引腳上電壓上升到1V開始，直到引腳電壓達到5V時結束，如果此時副邊仍沒有控制信號傳遞到原邊控制器，控制器將以72%的最大占空比一直工作下去。
在軟啟動時，PWM的開啟時間，關閉時間，將上述分析結果帶入式中分析，得到開啟時間和關閉時間的數學表達：
，單位s。
，單位s。
最后，結合MAST語言，確定模型中使用的參數為：
PWM開啟時間：timeout(ton)
PWM關閉時間：timeout(toff)
⑶控制權移交
當原邊軟啟動正在進行時，有能量通過功率變壓器傳遞到副邊。此時副邊獲得能量開始啟動。副邊開始工作以后，有控制信號通過脈沖變壓器傳遞到原邊控制芯片。若在原邊軟啟動完成之前，有控制信號傳遞到原邊，控制器將PWM輸出控制權轉交給副邊，占空比和頻率隨副邊控制電路變化；否則原邊將以72%的占空比一直運行下去，啟動失敗。
上述的過程就是控制權移交。
圖2控制信號與驅動波形
根據具體電路的要求，副邊傳遞的信號如圖2所示，是副邊控制電路PWM微分后的電壓波形。圖中繪制的圖形是fbpin和sspin引腳上電壓的差值。UCC3960要求此信號的幅值須比sspin引腳上電壓高出±1V，控制信號才能被UCC3960接受。同時UCC3960對信號的寬度有要求，超過控制門限的電壓波形寬度應在25ns至200ns之間，這個時間太短或太長，控制器輸出的PWM波形將發生形變，不能很好地驅動功率半導體元件。
圖3 UCC3960可接受的波形
⑷過流檢測與原邊過流保護
UCC3960控制芯片擁有原邊過流檢測功能。
其過流檢測有兩種方式：
①檢測輕微過流
輕微過流檢測的門限是1V，即當電流檢測引腳上的電壓幅值或峰值達到1V時，控制器認為電路進入輕微過流狀態。此時控制器將收回控制權，停止PWM輸出，同時對軟啟動電容進行放電。當軟啟動電容上的電壓放電至1V時，控制重新對軟啟動電容進行充電，進入軟啟動狀態。
②檢測嚴重過流
當電流檢測引腳上的電壓幅值超過1.375V時，控制器檢測到原邊發生嚴重過流。此時控制器將收回控制權，將停止PWM輸出，控制器關閉，不再進入軟啟動的狀態，直至控制器重新上電。
3 UCC3960的狀態機模型
以上分析步驟分析了原邊控制器的功能，并抽象成數學模型。現針對UCC3960的功能進行狀態機模型的建立，即控制器在實際工作過程當中是在不同的狀態之間轉換的。
圖4說明了UCC3960的狀態機工作流程：
圖4有限狀態機模型
Ini：初始化，在這里定義了器件在初始工作時的一些直流變量。
Set：器件初始化過后，器件開始工作，在監測到輸入電壓正常后，各個功能部分開始工作。在此狀態中，設置了定時電阻的端口電壓，軟啟動時的充電電流和參考電壓。
Softstart(block)：在此方框中包含了兩個狀態，是軟啟動過程中占空比變化的過程。其中SSL和SSH狀態分別控制了軟啟動時PWM低電平和高電平的輸出。其過程轉換條件控制了占空比。
BackDrive(block)：在此方框中同樣也包含了兩個狀態。在控制器軟啟動過程中接受到控制轉移信號時，由軟啟動狀態到后級驅動狀態。同樣的，兩個狀態L和H分別控制了PWM輸出的低或高，而占空比的傳遞則靠fb和Vss電壓的差值來決定了。
Backss：器件監測到輕微過流發生，器件將SS放電，同時關閉PWM輸出。使器件重新進入軟啟動的狀態。
Shutdown：器件監測到嚴重過流發生，或欠壓發生時，器件將SS放電，器件關閉，轉入completesdown狀態。
S12～S19：當監測到軟啟動電容上電壓達到參考電壓時，停止向電容充電。
至此，就完成了UCC3960建立行為級模型的工作。
四仿真器綜合
僅僅有了控制器的行為級模型還不能夠在仿真器中使用。在進行整體電路仿真時，還應在電路圖編輯環境下進行網表的提取和仿真器綜合才能在Saber中使用。
五功能驗證
如圖？所示，控制器在啟動時的占空比變化。當軟啟動電壓達到1V時占空比開始從0開始增加，直到軟啟動電壓達到參考電壓時，占空比達到最大72%。
圖5 功能驗證
第二部分 隔離變壓器建模
1磁隔離變壓器建模方法
1電路中使用磁隔離變壓器的參數
電路采用的磁隔離變壓器采用PC40材質的P7/5的罐形變壓器，共初級次級兩個繞組。Np：Ns=4：4，Lp=5.4uH。
2繪制B-H曲線
如圖所示是PC40材質的磁性材料的B—H曲線。圖上共計四條曲線，分別代表了不同溫度下的磁件的特性。在后面的建模過程中將用到幾條典型的溫度曲線進行溫度仿真。
圖6：PC40材質典型B-H曲線
打開Saber的磁性材料建模工具，首先看到的是B-H繪制工具。有兩種方法進行磁性材料B-H曲線的繪制方法： 圖7描點繪制的B-H曲線
1調整B-H曲線的參數獲得想要的B-H曲線形狀。
2采用描點的方法繪制圖形
我們使用的是第二種方法，采用描點的方法。最大的優點是準確，比較好的擬合了材質提供商提供的資料。
圖？就是使用描點的方法繪制的25度時PC40材質的B-H曲線。
3設置使用變壓器的形狀
P7/5罐形磁性材料的橫截面積是圓環形狀的，反映在圖形上如圖？所示。在條件中輸入所使用材料的有效磁路長度的氣隙長度，表征材料形狀“帶有孔洞的圓”的外徑和內徑。這樣，磁性材料的磁芯形狀和物理參數就設計好了。
圖8 傳輸變壓器模型建立
4設置繞組數量和繞組參數
首先確定繞線窗口的形狀。繞線窗口是一個2.1mm×1.05mm的矩形窗口，初級和次級的匝比為4比4。那么在“Window”選項卡中填入窗口的參數，并在Item中設置繞組的參數共兩個繞組，8匝線圈。
到現在為止，磁性材料的參數就建立完成了。重復上述步驟，將PC40，PC44和PC50材質的常溫模型和高溫模型建立完成。
2功能驗證
模型建立完成后，進行功能驗證，以檢查模型是否正確。
在saber中，使用以下電路進行驗證：
圖9 傳輸變壓器功能驗證
電路Isot就是我們剛剛建立的隔離變壓器的模型。為了仿真高效，沒有把原邊和副邊的繞組進行隔離。脈沖源的頻率為400kHz。驗證結果如下圖所示：
圖10 PC40材質25℃ 圖11 PC40材質125℃
圖12 PC44材質25℃ 圖13 PC44材質125℃
圖14 PC50材質25℃ 圖15 PC50材質125℃
數據整理如下：
|
材質 |
PC40 |
PC44 |
PC50 |
信號超過1V的寬度 |
測試 頻率 400k |
25℃ |
2n |
6n |
2n |
125℃ |
2n |
2n |
4n |
有word可以下載，在第三行
原邊啟動，副邊控制磁隔離開關電源仿真.docx 請問saber中如何測量畸變電壓的占空比呀？？ 大神有沒有電源中變壓器參數設置方面的資料啊，仿真中變壓器老是設置不好已經無法下載第三行的word了，，樓主可不可以再發一份
我的郵箱 ltaalent588@126.com
謝謝樓主了
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