从系列:如何在Simulink中开发DC-DC变换器控制金宝app
瓦斯科兰兹,MathWorks
了解如何使用Simscape Electrical™函数生成热损失图,您可以将其嵌入专用模型中,用于快速模拟热行为和冷却系统的大小。参见Simscape Electrical中使用SEPIC建模的示例,其中包含电压源、电阻、电感和电容等组件。在设计探索的第一阶段,工程师们对效率和转换损耗感兴趣,以便更好地理解系统架构和其他要求,如所需的传感器类型或冷却系统的大小。
由于这个原因,工程师使用和参数高保真MOSFET和二极管模型块通过遵循制造商数据表。使用其他的MATLAB®Simscape Electrical中包含的功能,用于检索开关设备在不同操作点产生的热量。通过在多个核上分布独立的模拟,使用Parallel Computing Toolbox™减少创建热图所需的计算时间。使用生成的热图作为快速模拟模型的一部分来设计冷却系统,在该系统中,您可以在几秒钟内模拟数小时的热行为。
我们可以使用非常相似的方法来确定功率损失和转换器的热行为。你可能注意到了,当我运行脚本时,第二个情节出现了。在这个图中,我展示了MOSFET的平均功率损耗,以瓦特为单位,在不同的工作区域,我用我的功率损耗模拟,和二极管的平均功率损耗。你可以看到,MOSFET损失更多一点,几乎16瓦高电压和高电流。
二极管有点困难。我们可以看到,功率损耗很大程度上取决于电流,而不是电压。
我们可以在软件中重复使用这些表格,用于热增产的特定模型。你可以看到我在这里输入我的电压和电流作为一个理想的操作区域,我用查找表重新计算功率损失,我在物理网络中输入它们,复制我的被动冷却系统-我的热流,由MOSFET产生的瓦特。我有一些热质量由于结的质量。我和这个箱子有联系,还有一些热质量,和散热器有联系。我的被动式散热片和周围的温度进行对流。
没有主动冷却。这只是一个基于环境温度的被动系统。我可以快速切换到我的操作区域,比如18伏特和1安培,然后我可以模拟一整天。我们可以在24小时内观看3600秒。
我可以运行,模拟是即时的。这是一个非常简单的模型。但这对于工程师来说是非常强大的技术,他们在为你的电源转换器创建,评估,或调整冷却系统。我们可以看到,我们预期的工作区域,我们实际上会在318k左右的温度,对于MOSFET和328k的二极管,这是可以接受的。差不多有47度。当然,这是一整天,有很多电流。但它不会太热,所以我们用被动冷却系统可能没问题。
我用了一个新的探针块来获取温度。你可以将它用于任何物理系统。双击,选择一个块,然后就可以访问插入到这个块中的所有变量。这是一种非常方便的技术,可以让你建立一个网络,避免用传感器测量所有东西。这已经在2020a版本中引入。
现在,当然,如果被动冷却还不够,你的同事们正在研究冷却系统可能需要寻找一个风扇开始在散热器上主动吹空气。也许你还需要一些热交换器。
所以我们提供了很多这样的模块,让你的团队真正在整个工程方面工作——不仅在电力电子方面,而且在冷却方面——冷却的大小,以及冷却控制。当我们说我们为多学科团队提供了一个真正的多领域模拟环境时,这就是我们的想法。
所以作为一个概述,我们看到了如何使用函数getpowerlossummary创建您的表的功率损失从MOSFET和二极管。您可以使用不同操作点的功率损耗创建非常快速的冷却系统实现。我们有一个例子叫做开关电源热,如果你想看一下的话。
我们实际上也有一个新功能来隐藏开关设备的保真度。我们加入了MOSFET,并根据数据表参数化了MOSFET。但是越来越多的情况是,您可以使用subcircuit2ssc函数将在SPICE中可能有的现有模型直接导入Simscape。这将从一个网络列表中自动创建一个基于SPICE网络列表的Simscape组件。
我们现在推动了这一点,我们为我们的开关引入了SPICE模型,如SPICE进口MOSFET,我们提供了一些现成的特定类型的MOSFET,如英飞凌的一个。这对您来说也是可重复的工作。所以我们提供了转换帮助。当然,您可以通过生成特征并与LTspice进行比较来验证此转换。
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