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

Рабочая программа (pdf)

Графики отчетности и балльно-рейтинговая система (pdf)

Лекции

Практические занятия

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