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Usare i Trasformatori in LTSpice IV

Simulare con i trasformatori in LTSpice

Trasformatori ed induttori accoppiati sono componenti chiave in molti progetti di regolatori a commutazione che includono FLYBACK in avanti e topologie di tipo SEPIC.
Questi transformatori hanno l'importante funzione di fornire una barriera isolante che attiva elevati rapporti di step-up o step-down permettendo uscite multiple o inverse.

Sebbene sia possibile realizzare un sotto-circuito apposito per un trasformatore specifico il metodo preferito dal LT SPICE è quello di definire un induttore separato per ciascun avvolgimento del trasformatore e quindi accoppiarli insieme magneticamente attraverso l'assegnazione del valore di mutua induttanza.

Benvenuti, questo video vi insegnerà come usare LT SPICE!
Sono Gabino Alonso: ed il video offre un rapido sunto su come realizzare dei trasformatori in LT SPICE IV. Vi dimostrerò come definire un trasformatore usando gli induttori, specificare la mutua induzione attraverso l'attribuzione di un valore (K) ed infine vi mostrerò come aggiungere un avvolgimento ad una simulazione. Per azionare il trasformatore dobbiamo definire quali siano i traformatori usando il simbolo dell'induttore.
Quindi posizionerò 2 induttori uno accanto all'altro nel nostro schema. Se volete vedere la phaseDOT (polarità di tensione) di questo induttore potete cliccare col tasto destro del mouse sul simbolo dell'induttore andate su phaseDOT clickate su OK e potete anche orientarlo e spostarne la posizione come nel nostro schema, usando la funzione "ruota" ed il comando "specchio" per disporre tutto in maniera desiderata in termini di phaseDOT. Potete anche muovere questi diciamo... simboli e valori così giusto per allinearli bene un pochino e proprio come abbiamo fatto possiamo posizionarli nello schema già realizzato qui sotto per il trasformatore.
Quando gli induttori accoppiati sono usati per l'avvolgimento del trasformatore è più opportuno specificare le induttanze di avvolgimento individuali piuttosto che il rapporto delle spire.

Quindi si deve impostare il rapporto di induzione in modo da essere in proporzione al quadrato del rapporto delle spire. Quindi, facciamo un esempio: se volete un rapporto di spire 1 a 3 lo eleviamo alla seconda ed otteniamo un rapporto di induttanza 1 a 9 di andare avanti e selezionare 1 microhenry and 9 microhenry per i due valori di induttanza per questa trasformazione. Allo stesso se impostiamo i primari a diciamo 16 microhenry ed i secondari a 1 microhenry possiamo vedere il rapporto di spire 4 a 1 prendendo il quadrato del rapporto di induttanza Una volta che avete disegnato e definito ciascun trasformatore come un induttore, con il rapporto di induttanza appropriato il passo successivo è inserire la mutua induttanza La mutua induttanza in SPICE si indica facendo precedere la prima parola di una nuova riga con la lettera "k". Per specificare il rapporto di mutua induttanza per i nostri induttori dobbiamo inserire una direttiva Spice ("Spice directive") nel nostro diagramma.

Quindi clickiamo l'ultimo comando a sinistra sulla barra del menu e di nuovo come ho già detto dobbiamo digitare per prima la lettera "k" ed ora dobbiamo definire gli induttori che utilizziamo per simulare il trasformatore quindi L1 e nel nostro caso L2 e l'ultima cosa da digitare ora è il coeffieciente di mutuo accopiamento, da scegliere in una scala da 0 a 1 in cui 1 significa accoppiamento perfetto tra gli induttori cioè senza perdite siccome siamo davanti ad un esempio pratico è più semplice e sufficiente ignorare le perdite fissando il valore a 1 soprattutto nelle simulazioni iniziali, poi potrete variarlo in seguito all'occorrenza. Una volta clickato su OK lo posizioniamo nel nostro schema e quindi abbiamo terminato la realizzazione del nostro trasformatore. Allo stesso modo ci possiamo muovere per realizzare induttori accoppiati questo è un esempio di simulazione che utilizza LT13/67 ed una topologia SEPIC: potete notare che i 2 induttori: L1 e L2 sono accoppiati con una mutia induzione con valore k1 Se avete un trasformatore con uno o più avvolgimenti primari o più secondari dovete assicurarvi che tutte le mutue induttanze siano incluse nell'assegnazione.

Guardate questo schema con tre avvolgimenti L1, L2, L3 dove il rapporto di induttanza è proporzionale al quadrato delle spire e con questi 3 avvolgimenti dobbiamo avere 3 assegnazioni di valore di mutua induttanza per ciascun caso: K1, K2 e K3. Inserire questi valori a mano per generare le mutue induttanze è un po' noioso: vi consiglio quindi di ricorrere ad un' assegnazione unica nella quale definire tutti gli induttori avvolti nello stesso nucleo ferromagnetico. LT SPICE interpreta questa assegnazione come se tutti questi induttori fossero accoppiati l'uno all'altro con lo stesso coefficiente di accoppiamento.
Per cui con una singola assegnazione possiamo definire facilmente un trasformatore con 3 o più avvolgimenti. Utilizzate una simulazione con un trasformatore con 3 avvolgimenti in un progetto di un controllore LED flyback isolato offline: il terzo avvolgimento in questo caso individua la tensione in uscita e fornisce l'alimentazione al LT3799 per le operazioni a regime. Da notare che ognuno dei trasformatori è disegnato utilizzando un induttore individuale in cui l'induttanza è proporzionale al quadrato del rapporto spire e che tutte le mutue induttanze per questi avvolgimenti sono definiti tramite singola assegnazione.

Per scaricare LT SPICE IV o per avere una più vasta documentazione sulla realizzazione dei trasformatori visitate il nostro sito: www.linear.com/LTspice
Buona simulazione a tutti!

Guarda il Video SOTTOTITOLATO in Italiano

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