Проблемы с ходом напряжения трансформатора LTspice при малом рабочем цикле

Несколько вещей:

1. Трансформатор предназначен для обеспечения требуемого коэффициента понижения, а также для изоляции цепи от входной стороны. Если вы заметили, вы заземлили нижнюю клемму C2 (и все остальные ноги) на вторичной стороне трансформатора. Таким образом, это каким-то образом взаимодействует с тем, что у вас происходит на первичной стороне, и у вас нет изоляции.

2. Как упомянул Дэйв Твид в своем ответе, если вы действительно хотите контролировать напряжение в зависимости от рабочего цикла, вам нужен LC-фитлер, который теоретически даст вам постоянную составляющую вашей волны на вторичной обмотке. Это должно быть D*Vs, где Vs — пиковое напряжение, которое вы получаете на вторичной обмотке. Просто имея крышку для фильтрации, он будет заряжаться до пикового значения после нескольких циклов.

Я знаю, что LTSpice иногда будет жаловаться, если вы не предоставите опорную точку заземления для вычисления рабочей точки, поэтому один из способов, которым люди имеют дело с трансформаторами, — это добавить соединение с землей через большой резистор (100 МОм, 1 Г). Это будет выглядеть так:

Видеть это

Обратите внимание на большой изолирующий резистор на вторичной стороне.

Одна вещь, которую вы, возможно, не видите сейчас, но которая может быть актуальна позже. При управлении полевыми МОП-транзисторами при низких рабочих циклах все гашение (мертвое время), которое вы вводите, может работать не так, как ожидалось. Под этим я подразумеваю, что на выходе Н-моста в идеале вы должны увидеть реплику мертвого времени, то есть вы должны увидеть: +V (длится Ton), затем 0V (длится Tdead), а затем -V (длится тонна).

Однако то, как вы управляете МОП-транзисторами, вы увидите (наверняка при малых нагрузках) +V и -V, без мертвого времени между ними, даже если вы добавите мертвое время в управляющие сигналы. Причина в том, что, не вдаваясь в подробности, заключается в том, что в мертвое время все ваши полевые МОП-транзисторы выключены, а емкость сток-исток двух нижних заряжена либо до V+, либо до V- (при малой световой нагрузке требуется больше времени на их разрядку). Таким образом, лучшим подходом является включение двух нижних МОП-транзисторов в заданное время простоя (два верхних выключены), и таким образом вы определенно гарантируете, что в мертвое время выходное напряжение H-моста равно 0 В. Затем с помощью соответствующего фильтра (например, LC) можно получить желаемое выходное напряжение постоянного тока на вторичной стороне трансформатора:$N\cdot D\cdot V_P$, где N — коэффициент трансформации трансформатора, D — рабочий цикл, а Vp — пиковое напряжение прямоугольной волны, выходящей из H-моста. Отсутствие мертвого времени или очень близкое к нему значение означает (в дополнение к проскоку), что D приближается к 1, поэтому у вас нет особого контроля над выходным напряжением постоянного тока. Так что в идеале вы могли бы изменить D (вставив разные мертвые периоды) и, следовательно, получить разные выходные напряжения постоянного тока.

Надеюсь, поможет.

ВОПРОС:

@ Big6, почему будут заряжаться только транзисторы с меньшей емкостью? Также согласно закону Кирхгофа, даже если бы они были заряжены, один был бы заряжен до +Vp, а второй - до -Vp, поэтому напряжение на первичной обмотке должно быть 0 В.

Вы управляете двумя транзисторами одновременно (по диагонали). Два транзистора выключены. Это выглядит так:

Ссылка

Я вручную нарисовал емкости сток-исток для каждого полевого МОП-транзистора. Если вы заметили, транзисторы, которыми вы управляете, закорачивают свою емкость, и поэтому напряжение на емкости равно 0 В в течение этого интервала. Взгляните на два других транзистора, которые выключены, разность потенциалов на их емкостях DS составляет около +V. Теперь происходит то, что в мертвое время, если все транзисторы отключены, вы не обязательно получаете 0 В на выходах моста, и это потому, что ваш выход моста является дифференциальным измерением от двух нижних стоков (один заряжается). к +V, а другой к 0V, поэтому$V_+-0V=+V$). Если у вас нет какой-либо нагрузки на выходе моста, в мертвое время ничто не будет активно разряжать эти конденсаторы. При нормальной нагрузке вы можете его не увидеть, но при малой нагрузке вы его увидите.

Взгляните на эту симуляцию h-моста без нагрузки:

Я управляю этими транзисторами так же, как и вы, обратите внимание, что есть 2$\mu$мертвое время, чтобы избежать перестрелки. Это вывод, который я получаю от моста без нагрузки:

2$\mu$мертвое время, которое я вставил на входной сигнал, не отражается на выходе.

Если я добавлю нагрузку (5$\Omega$), вот как это выглядит:

Вы видите, что нагрузки достаточно, чтобы разрядить эти емкости достаточно быстро, чтобы я мог видеть мертвое время на выходе. Если бы я увеличил сопротивление нагрузки, вы заметили бы, как мертвое время отражается на выходе моста, но вы бы увидели закругленные углы (как если бы крышка либо заряжалась, либо разряжалась):

Теперь вы можете спросить, почему это важно. Что ж, мертвое время, в дополнение к предотвращению проскоков, также позволяет иметь различную ширину импульса, и поэтому после того, как вы выпрямите выходной сигнал моста, вы должны получить все эти импульсы в одном квадранте и разнесены по вашему желанию. Отсюда все просто: после фильтрации ваш выход постоянного тока должен быть просто рабочим циклом, умноженным на пиковое напряжение прямоугольной волны.

Если вы включите два нижних транзистора в течение мертвого времени, то наверняка узлы, из которых вы берете выход моста, будут на 0 В, поскольку любой заряд на этих нижних емкостях будет извлечен. Здесь есть много важных деталей о времени и т. д., которые я пропустил, но просто хотел дать вам общее представление. Еще одно преимущество включения этих нижних транзисторов заключается в том, что ток, протекающий через индуктивность, будет иметь несколько более легкий путь для протекания в мертвое время, а не только через верхний диод корпуса MOSFET.

Трансформеры так не работают. Подача сигнала с переменным коэффициентом заполнения с фиксированным напряжением на первичную обмотку просто даст сигнал с переменным коэффициентом заполнения с фиксированным напряжением на вторичной обмотке.

Если вы хотите преобразовать этот вторичный сигнал в переменное напряжение, вам понадобится фильтр совершенно другого типа между трансформатором и регулятором.