СМАМЭУ (2009-2013)

Современные методы анализа и моделирования электронных устройств

Лектор: к.т.н., доцент Марина Аркадьевна Амелина

Цель освоения дисциплины  — формирование навыков использования современных методов анализа и моделирования электронных устройств различного назначения с применением новейших программных пакетов.

Аннотация
Лабораторные работы                                                                               
Программа курса
магистратура, 2 семестр
  • Построение обобщенных непрерывных моделей (для непрерывных и прерывистых токов дросселя) импульсных регуляторов постоянного напряжения с управлением относительной длительностью проводящего состояния силового ключа (Voltage Mode). Получение на их основе непрерывных нелинейных моделей преобразователей напряжения с трансформаторной развязкой. Оформление обобщенной модели в виде схемной макромодели программы MICRO-CAP.
  • Учет неидеальности ключевых и индуктивных компонентов в усредненной непрерывной модели. Построение внешних и регулировочных характеристик импульсных регуляторов и преобразователей напряжения.
  • Преобразование непрерывной модели для режима Voltage Mode в модель для режима Current Mode (управление максимальным значением тока силового ключа). Невозможность точного учета режима прерывистых токов. Погрешность модели в режиме DCM.
  • Однотактные преобразователи постоянного напряжения: однотактный прямоходовой (Forward), однотактный двухключевой прямоходовой (Two Switches forward), обратноходовой (flyback), двухключевой обратноходовой (Two Switches flyback). Их особенности, моделирование, и расчет. Анализ динамических потерь в транзисторном ключе.
  • Преобразователи на основе импульсных регуляторов с разделительным конденсатором (Cuk, SEPIC, Inverse SEPIC). Их особенности и моделирование с помощью Micro-Cap.
  • Двухтактные преобразователи постоянного напряжения: полумостовой Half Bridge, мостовой Full Bridge, двухтактный с выводом нуля трансформатора Push Pull. Их основные особенности, расчет и моделирование.
  • Моделирование систем стабилизации с помощью непрерывных моделей. Нелинейная непрерывная модель широтно-импульсного модулятора. Модели остальных элементов цепи обратной связи: усилителя рассогласования, оптоэлектронной разрязки. Модель идеального трансформатора.
  • Устойчивость импульсных стабилизаторов постоянного напряжения. Устойчивость ИСН с обратной связью по напряжению (Voltage Mode) и с местной обратной связью по току дросселя (Current Mode) . Частотные характеристики разомкнутых систем с различными ППН. Коррекция ЧХ с помощью корректирующих цепей. Методика синтеза корректирующих звеньев.
  • Рекомендации по правильному выбору цепей коррекции усилителя ошибки. Схема гальванической развязки сигнала обратной связи (TL431+транзисторная оптопара). Ее частотная характеристика и цепи коррекции.
  • Примеры построения импульсных стабилизаторов на основе различных ППН, их моделирование с использованием усредненных непрерывных и полных имитационных моделей. Обобщенные модели ШИМ-контроллеров для режимов Voltage Mode и Current Mode для различных ППН в программе Micro-Cap.
  • Имитационное моделирование с использованием сложных математических моделей составных частей ИИВЭП: силовых транзисторных ключей, трансформаторов и дросселей с нелинейным сердечником, моделей ШИМ-контроллеров. Примеры моделирования различных ИИВЭП в среде программы MICRO-CAP.

 Литература

Волович Г. И. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств. — М.: Издательский дом «Додэка-ХХI», 2007. — 528 с.
Амелина М. А., Амелин С. А. Программа схемотехнического моделирования Micro-Cap 8. – М.: Горячая линия-Телеком, 2007. – 464 с. ил.
В.И. Мелешин. Транзисторная преобразовательная техника Москва: Техносфера, 2005 г. — 632с.: ил.
Мелешин В.И., Овчинников Д.А. Управление транзисторными преобразователями электроэнергии. Москва: Техносфера, 2011. — 576 с.
Раймонд Мэк. Импульсные источники питания. Теоретические основы проектирования и руководство по практическому применению /Пер. с англ. — М: Издательский дом «Додэка-ХХ1», 2008. — 272 с: ил.
Гейтенко Е.Н. Источники вторичного электропитания. Схемотехника и расчет. Учебное пособие. Рекомендовано УМО. — М.: Солон-Пресс, 2008. – 448 с.
Марти Браун. Источники питания. Расчет и конструирование.: Пер. с англ. — К.: «МК-Пресс», 2007. — 288 с., ил. 
Четти П. Проектирование ключевых источников электропитания: Пер. с англ. — М.: Энергоатомиздат, 1990 — 240 с.: ил.
Дмитриков В.Ф., Сергеев В.В., Самылин И.Н. Повышение эффективности преобразовательных и радиотехнических устройств. — М.: Радио и связь, Горячая линия-Телеком, 2005. – 424 с.: ил.
Прянишников В.А. Электроника: Курс лекций. — СПб.: КОРОНА принт, 2007