基于Saber仿真軟件的直流電子負載設計

摘 要：為了合理縮短航空蓄電池及電源研制時間，并有效節約開發費用，以Saber仿真軟件于直流電子負載設計中行負載測試與參數分析。測試系統均是由電源模塊、恒流電路模塊、恒壓電路模塊、橫阻電路模塊、過載報警、保護模塊構成，Saber對其進行仿真調式，可充分完善負載系統功能，保證產品滿足各項指標要求。文章探討了基于Saber仿真軟件的直流電子負載設計，并著眼于其各個方面進行了全面分析，為基于saber仿真軟件的直流電子負載設計提供參考依據。

關鍵詞：Saber仿真軟件；負載測試；直流電子負載

Saber軟件多用于外圍電路仿真模擬中，其主要包括繪制電路圖與電路仿真模擬，最終的模擬結果均可于SaberScope中查找。但移相全橋DC/DC變換器具備十分鮮明的特點，其用于大功率多電飛機電源系統中十分關鍵，而多電飛機可提高使用電力，并可有效降低液壓與氣動，此種改變使得多電飛機優勢更高。多電飛機對電力要求不斷增加，其應具備適當的配電、轉換系統，以確保相關系統有序運轉。因此，探討基于Saber仿真軟件的直流電子負載設計，對直流電子負載設計有著極大現實意義。

1 電子負載設計

1.1 電子負載設計要求與測試方法

Saber仿真軟件具備極為強大的功能，其可快速仿真各種電路軟件，且多用來仿真開關電源時域，亦或者是相應的頻域，從而形成適宜的混合系統，實現各種仿真。Saber可兼容許多仿真，再于不同層面處理其間存在的問題。直流電子負載設計可有效控制模擬量，之后則以相關編程對相關器件施以建模與實時仿真，從而挺高仿真速度。

1.2 系統方案論證與設計

直流電子負載構成電路可分為三種，包括恒流、恒壓、恒阻這三種，此三種電路將運算放大器及相應的反饋網絡結合而成，通常均是以單片機來控制。設計核心為電路反饋網絡中的場效應，局部單片機可被有效控制。電子負載系統控制程序亦是非常關鍵，其可實現各種信息輸入程序，并能夠有效顯示信息；其間數據采集均是于相關程序中轉換，從而保證各個程序有序運轉。恒流工作模式可以分流電阻實現采壓，之后則根據實際情況將其放大，且進行詳細的比較，從而將各種數據及時反饋，要合理調節分流電阻中存在的電壓，則可保證恒流穩定運行。采壓之后則和設定的電壓互相比較，且及時將相關模塊有效整合，保證硬件設計有效簡化，恒阻模塊均可以單獨電路確保恒阻。此種方式的電路集成度偏高，相關硬件電路均可作為功能實現的基礎，從而有效提高其可靠性。

2 電路仿真

2.1 恒流恒壓模塊設計實現

光耦中的各項連接工作很重要，其間包括工作模塊與控制模塊，線性光耦合器可構成光耦反饋電路，要根據實際情況調整電流，保證電壓安全穩定，之后以光耦隔離保證各個模塊不干擾運作。二極管可有效控制運放管腳中存在的電壓，要盡可能使其起到保護作用。電路往往是非常復雜的，仿真電路中以線性可調電壓源，并以此替代早期的控制模塊，從而嚴格測試電源信號，這時便可提高仿真速度。恒定電壓工作下的電子負載流入負載電流控制十分關鍵，應嚴格控制其負載電壓，保證其負載電壓增加至設定值。系統監測電路采壓完成后，要將其與設定電壓嚴格比較，從而將信息反饋于對應控制電路中。監測電路采樣電壓降低后，會被送進比較器中，再與相關結果分析比較，且反饋于工作電路控制負載電壓中。

2.2 恒組電路模塊設計實現

電阻工作模式下的電子負載應以負載電阻與輸入電壓確定，保證負載電流與輸入電壓為正比，比值設定負載電阻設定值務必嚴格保持。恒阻電路均是獨立的，其運轉均是以開關轉換實現的。通常Saber中不存在電位器，要根據實際情況改變電阻，保證仿真以2個電阻串聯實現。恒阻電路可有效改變相關元器件的輸入電壓，并獲得相應的電阻恒定數據。

2.3 過載報警、保護模塊設計實現

通常為了保證電路正常運轉，并根據實際情況設計出對應的電子負載過載，以此來保護電路運行。要嚴格采樣，并設置相應的閾值，確保單片機控制電源的輸入及時斷開，這時系統則被迫停機。

3 電路模塊高級仿真

3.1 蒙特卡羅分析

此分析是于模型參數值浮動范圍之內，并隨即取樣，嚴格檢驗器件參數，確保其數值浮動于相應的范圍內。要及時更換電路，以恒壓流模塊替換，若電子負載中未施以隔離，從而保證其運轉安全可靠。但是通常設計對象十分復雜，具體應用中根本達不到相應的效果。以光耦隔離電路之后，系統可靠性降低，不過設計務必確保于規定范圍中。

3.2 電應力分析

電子負載應具備極高的電路穩定性，因其均于高電壓與高電流情況下，這時則應深層次分析其間電應力，獲得準確的工作參數，盡可能保證相關參數不超過元器件實際承受力。并全面分析其間實際負荷，保證電阻功率大于13.3W；保證IRF540負荷可達到96%，盡管其于額定范圍內，及時更換MOS管以確保電力穩定運行。

4 結束語

電路系統可靠性為電路設計的關鍵內容，亦是測試耗時最多的工作，Saber軟件多用于外圍電路仿真模擬中，以Saber仿真分析電路設計中的諸多參數，從而獲得電路實時變化結果，降低其間重復環節。基于Saber仿真方案設計中的直流電子負載進行嚴格的定型試驗，從而合理縮減軟件研制時間，這時便節省了開發費用。文章分析了電子負載設計，探討了電路仿真，對電路模塊高級仿真進行了相關分析，為基于saber仿真軟件的直流電子負載設計提供參考依據。

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作者簡介：高菁，身份證：51011219930103002X。