MOS管应用--消除振铃方法

Application Note

AN100-1

May, 2007

Sanjay Havanur SNUBBER DESIGN FOR NOISE REDUCTION IN SWITCHING CIRCUITS Introduction

In high frequency switching converters the

designers face a common challenge of dealing

with switching noise. In particular when the

high side Mosfet turns on, the body diode of

the low side FET, which was in conduction

before, turns off. During the turn off process

the body diode draws a peak reverse

recovery current and then abruptly snaps off.

Since there is a small but finite parasitic

inductance in the circuit, the reverse recovery

current will circulate through the circuit until

it dies down. This will result in voltage

overshoot and ringing at the phase node

which is quite undesirable. If the overshoot is

severe enough, the low side FET may turn on

again or go into avalanche breakdown. On

the other hand the ringing may cause

negative spikes with respect to ground, and

these spikes may get coupled to the sensitive

electronic components in the load causing

malfunctions. One obvious solution is to use

a low side FET with an integrated Schottky

diode, such as the AOS SR-FET?. The

Schottky has a much lower reverse recovery

current which reduces the circulating energy

in the circuit to start with.

During the system design, the best way to

reduce the switching noise is to minimise the

parasitic inductances. The sources of parasitic

inductances are the long traces between input

capacitor and the switching devices.

Additionally the bonding wires within power

packages also contribute to the undesirable

inductance. Good layout practices should be

followed such as locating bypass capacitors

very close to leads of switching devices,

minimising the area of the primary current

loop. Packages with low source inductance

such as Ultra SO-8? should be used where

switching noise is a major concern.

However, the parasitic inductances cannot be

eliminated altogether in a practical circuit. It

may not easy to do an ideal layout in a large

and complex system such as a computer

motherboard. In these situations a practical

solution to the ringing issue is a snubber

across the phase node to ground. Here we

will consider the simple RC snubber and

describe how to design one for optimum

performance.

Identifying the Circuit Parasitics

The schematic above is a simplified diagram of a synchronous buck converter. All the parasitic inductances have been lumped together and shown as L ckt. As mentioned above they include trace inductance as well package inductances. The parasitic capacitances that ring with L ckt come mainly from the output capacitor C oss of the low side FET which is in the off state. Our goal is to calculate values of Rsnub and Csnub as well as the power rating of the snubber resistor. The method will be illustrated with a practical example. The waveforms were taken in an auxiliary synchronous buck converter on a motherboard feeding a DDR memory. The input is 5V, output 1.8V/5A. The FETs are AOD484 in D-Pak. The picture below shows severe ringing without any snubbers in the circuit. The peak overshoot is three times the input voltage

Characteristic Impedance

From classical circuit theory it is known that the optimum value of the snubber resistor must equal the characteristic impedance of the LC circuit. In this case the capacitor value is known from the FET datasheet but the inductance is distributed all over the pc board and hard to predict. A practical way to determine L ckt is to look at the ringing waveform in detail and measure its frequency. The waveform on the right above shows a ringing frequency of 118 MHz or 8.5 nS period. Since

T ring = 2 * π * SQRT (L ckt * C oss) or, having measured T ring

L ck t= T ring2 / (4 * π2 * C oss)

AOD484 datasheet gives the C oss value as 142 pF at Vds = 15V. However, C oss is a function of Vds and can be significantly higher at low supply voltages. At our supply of 5V, it is close to 220 pF, as seen from the characteristic curves. Using this value, Lckt is calculated as 8.3 nH and the characteristic impedance of the freely oscillating circuit is SQRT (L ckt /C oss) ? 6 Ohm. This is the effective value of the desired resistance to attenuate the oscillations. Given that some resistance is already present in the circuit, we can choose 5 Ohm as the snubber resistor.

Capacitor Calculations

The snubber capacitor value is a trade off. Larger capacitor will provide overdamping and reduce the number of oscillations. But the capacitor also stores an energy of ? CV2 and dissipates it every cycle which has a marginal effect on efficiency. A useful parameter is the R snub x C snub time constant which is expressed as a multiple of the ringing period T ring. The standard practice is to use a multiple of 3 or higher.

C snub = 3 x T ring / R snub

In our example minimum value of C snub is 4.7 nF. In the motherboard a value of 10 nF was chosen to provide extra damping. Since the input is only 5V, this does not cause excessive losses in the snubber. The picture on the left below shows the effects of a lower value snubber, 2 nF + 1 Ohm. Compare it to the one on the right with the optimised snubber of 10 nF + 5 Ohm

Finally the snubber resistor should be sized for dissipating the energy stored in the capacitor

P snub = ? * C snub * V in2 * F sw

Remember that F sw is the switching frequency of the converter, not that of ringing. In our case the switching frequency is 300 kHz which gives the power loss as 37 mW, less than 0.5% of output power.

Conclusion

It is worth repeating that parasitic inductance in the circuit is distributed over the entire PCB and includes the package inductances. While the snubber components are calculated assuming their effective values, there is no way to physically put them in the circuit to provide ideal damping. The best way to reduce overshoots and ringing is to actually minimise the undesirable inductances in the circuit with good layout practices. Choosing the right low side FETs with low inductance packages and/or integrated Schottky body diodes will offer additional benefits.

控制系统的采样与仿真

前言 连续系统数字仿真方法是指用数字计算机对连续系统进行仿真的方法。采用这种方法时首先将连续系统的数学模型转变为适合在数字计算机上进行试验的仿真模型，实现这种转变的计算方法主要有微分方程数值解法和离散相似法。 MATLAB 产品家族是美国 MathWorks公司开发的用于概念设计、算法开发、建模仿真、实时实现的理想的集成环境。是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和SIMULINK两大部分。 MATLAB由于其完整的专业体系和先进的设计开发思路，使得 MATLAB 在多种领域都有广阔的应用空间，特别是在科学计算、建模仿真以及系统工程的设计开发上已经成为行业内的首选设计工具，它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。 MATLAB软件工具在自动化专业、测控技术与仪器和电气工程及其自动化等专业的本科生学习中，经常用来计算、仿真和设计，尤其是MATLAB软件的仿真功能，能使我们对所学知识有更加深入的理解和分析。

目录 一、系统分析： ..................................................................................................................... 3 1. 绘制碾磨控制系统开环根轨迹图、BODE 图和奈奎斯特图，并判断稳定性； ....... 4 2.当控制器为() ()() c K s a G s s b += +，试设计一个能满足要求的控制器（要求用根轨迹法 和频率响应法进行设计）； ................................................................................................... 7 2．1进行根轨迹校正： .................................................................................................... 8 2.2频率校正： ................................................................................................................. 11 3.将采样周期取为0.02T s =，试确定与()c G s 对应的数字控制器()c G z （要求用多 种方法进行离散化，并进行性能比较）； ......................................................................... 16 4、5、6：连续，离散单位阶跃输入响应比较 ................................................................. 24 6.比较并讨论4和5的仿真结果； .................................................................................... 26 7.讨论采样周期的不同选择对系统控制性能的影响； .................................................... 27 8.如控制器改为PID 控制器，请确定满足性能指标的PID 控制器参数。 ................... 32 8.1用最优PID 控制法设计： ......................................................................................... 32 9.如希望尽可能的缩短系统的调节时间，请设计相对应的最小拍控制器，并画出校正后系统的阶跃响应曲线。 ................................................................................................... 36 9.1采用无纹波最少拍系统设计 ..................................................................................... 36 10.课程设计总结： .. (39) 11.参考资料： (40)

采样控制系仿真实验

课程设计 采样控制系统仿真实验 姓名：邹晶学号：08001421 指导老师：邓萍 实验时间：2010年6月27日--2010年7月8日

一、系统分析： ..................................................................................................................... 3 1. 绘制碾磨控制系统开环根轨迹图、BODE 图和奈奎斯特图，并判断稳定性； ....... 4 2.当控制器为() ()() c K s a G s s b += +，试设计一个能满足要求的控制器（要求用根轨迹法 和频率响应法进行设计）； ................................................................................................... 7 2．1进行根轨迹校正： .................................................................................................... 8 2.2频率校正： ................................................................................................................. 12 3.将采样周期取为0.02T s =，试确定与()c G s 对应的数字控制器()c G z （要求用多 种方法进行离散化，并进行性能比较）； ......................................................................... 17 4、5、6：连续，离散单位阶跃输入响应比较 ................................................................. 25 6.比较并讨论4和5的仿真结果； .................................................................................... 27 7.讨论采样周期的不同选择对系统控制性能的影响； .................................................... 28 8.如控制器改为PID 控制器，请确定满足性能指标的PID 控制器参数。 ................... 33 8.1用最优PID 控制法设计： ......................................................................................... 33 9.如希望尽可能的缩短系统的调节时间，请设计相对应的最小拍控制器，并画出校正后系统的阶跃响应曲线。 ................................................................................................... 37 9.1采用无纹波最少拍系统设计 ..................................................................................... 37 10.实验小结： . (40)

MOS功率与选型

品牌： 美国的IR，型号前缀IRF；日本的TOSHIBA； NXP，ST（意法），NS（国半），UTC，仙童，Vishay。 MOS管选型指南. xls

关于MOS选型 第一步：选用N沟道还是P沟道 低压侧开关选N-MOS，高压侧开关选P-MOS 根据电路要求选择确定VDS，VDS要大于干线电压或总线电压。这样才能提供足够的保护，使MOS管不会失效。 第二步：确定额定电流 额定电流应是负载在所有情况下能够承受的最大电流。与电压的情况相似，设计人员必须确保所选的MOS管能承受这个额定电流，即使在系统产生尖峰电流时。 MOS管并不是理想的器件，因为在导电过程中会有电能损耗，这称之为导通损耗。MOS 管在“导通”时就像一个可变电阻，由器件的RDS（ON）所确定，并随温度而显著变化。器件的功率耗损可由Iload2×RDS（ON）计算，由于导通电阻随温度变化，因此功率耗损也会随之按比例变化。对MOS管施加的电压VGS越高，RDS（ON）就会越小；反之RD S（ON）就会越高。 第三步：确定热要求 器件的结温等于最大环境温度加上热阻与功率耗散的乘积（结温=最大环境温度+［热阻×功率耗散］）。根据这个方程可解出系统的最大功率耗散，即按定义相等于I2×RDS（ON）。第四步：决定开关性能

选择MOS管的最后一步是决定MOS管的开关性能。影响开关性能的参数有很多，但最重要的是栅极/漏极、栅极/源极及漏极/源极电容。这些电容会在器件中产生开关损耗，因为在每次开关时都要对它们充电。MOS管的开关速度因此被降低，器件效率也下降。 详细的MOS管的选型可以参考资料3

MOS管正确选择的步骤 正确选择MOS管是很重要的一个环节，MOS管选择不好有可能影响到整个电路的效率和成本，了解不同的MOS管部件的细微差别及不同开关电路中的应力能够帮助工程师避免诸多问题，下面我们来学习下MOS管的正确的选择方法。 第一步：选用N沟道还是P沟道 为设计选择正确器件的第一步是决定采用N沟道还是P沟道MOS管。在典型的功率应用中，当一个MOS管接地，而负载连接到干线电压上时，该MOS管就构成了低压侧开关。在低压侧开关中，应采用N沟道MOS管，这是出于对关闭或导通器件所需电压的考虑。当MOS管连接到总线及负载接地时，就要用高压侧开关。通常会在这个拓扑中采用P沟道MOS 管，这也是出于对电压驱动的考虑。 要选择适合应用的器件，必须确定驱动器件所需的电压，以及在设计中最简易执行的方法。下一步是确定所需的额定电压，或者器件所能承受的最大电压。额定电压越大，器件的成本就越高。根据实践经验，额定电压应当大于干线电压或总线电压。这样才能提供足够的保护，使MOS管不会失效。就选择MOS管而言，必须确定漏极至源极间可能承受的最大电压，即最大VDS。知道MOS管能承受的最大电压会随温度而变化这点十分重要。设计人员必须在整个工作温度范围内测试电压的变化范围。额定电压必须有足够的余量覆盖这个变化范围，确保电路不会失效。设计工程师需要考虑的其他安全因素包括由开关电子设备（如电机或变压器）诱发的电压瞬变。不同应用的额定电压也有所不同；通常，便携式设备为20V、FPGA电源为20～30V、85～220VAC应用为450～600V。 第二步：确定额定电流 第二步是选择MOS管的额定电流。视电路结构而定，该额定电流应是负载在所有情况下能够承受的最大电流。与电压的情况相似，设计人员必须确保所选的MOS管能承受这个额定电流，即使在系统产生尖峰电流时。两个考虑的电流情况是连续模式和脉冲尖峰。在连续导通模式下，MOS管处于稳态，此时电流连续通过器件。脉冲尖峰是指有大量电涌（或尖峰电流）流过器件。一旦确定了这些条件下的最大电流，只需直接选择能承受这个最大电流的器件便可。 选好额定电流后，还必须计算导通损耗。在实际情况下，MOS管并不是理想的器件，因为在导电过程中会有电能损耗，这称之为导通损耗。MOS管在“导通”时就像一个可变电阻，由器件的RDS（ON）所确定，并随温度而显著变化。器件的功率耗损可由Iload2&TImes;RDS（ON）计算，由于导通电阻随温度变化，因此功率耗损也会随之按比例变化。对MOS管施加的电压VGS越高，RDS（ON）就会越小；反之RDS（ON）就会越高。对系统设计人员来说，这就是取决于系统电压而需要折中权衡的地方。对便携式设计来说，采用较低的电压比较容易（较为普遍），而对于工业设计，可采用较高的电压。注意RDS（ON）电阻会随着电流轻微上升。关于RDS（ON）电阻的各种电气参数变化可在制造商提供的技术资料表中查到。 技术对器件的特性有着重大影响，因为有些技术在提高最大VDS时往往会使RDS（ON）

仿真实验指导书

化工原理计算机仿真实验 前言 计算机仿真实验教学是当代非常重要的一种教学辅助手段，它形象生动且快速灵活，集知识掌握和能力培养于一体，是提高实验教学效果的一项十分有力的措施。 本仿真实验由华南理工大学研制，实验内容与化工原理实验相衔接，学生在进行实际实验前先进行仿真实验，以求对实验原理、设备结构、设备操作等有一基本认识和了解。 一、仿真软件的组成 本套软件系统包括8个单元仿真实验与演示实验： 实验一离心泵仿真实验 实验二阻力仿真实验 实验三传热仿真实验 实验四流体流动形态的观察 实验五柏努利方程演示实验 实验六吸收仿真实验 实验七干燥仿真实验 实验八精馏仿真实验 二、仿真软件操作的一般规则： 首先进入要运行的单元操作所在的子目录，待屏幕显示版本信息后，连续按回车键或空格键直至显示如下菜单： 1.仿真运行 2.实验测评 3.数据处理 4.退出。 根据指导教师要求选择相应的内容进行操作。 1.仿真运行操作 当显示菜单后，按“1”键，屏幕显示流程图，并且在屏幕下部显示操作菜单，根据化工原理实验操作程序的要求，选择操作菜单提示的各项控制点依次进行操作。每项控制点由数字代码表示，选定后按↑或者↓键进行开、关或量的调节。每完成一项操作按回车键又回到主菜单。 当需要记录数据时，按R或W键自动将当前状态的数据记录下来并存入硬盘中，以便数据处理时调用。 2.实验测评操作 按“2”键，选择实验测评，此时屏幕显示第一大题，可按↑或↓键选择每小题进行

回答，选中小题后即在题号左端出现提示符，认为对的按Y键，错的按N键，可以反复按Y键或N健。测评题目要求全判断，即多项双向选择。做完一大题后，可按PgDn键选择下一大题，也可按PgUp键选上一大题，可对选中的小题进行修改，即更正原先的选择。按数字“0”键选择答题总表，以便观察各题解答情况。 整个操作在屏幕下方有详细说明。当做题时间满15分钟或按Ctrl+End键，计算机自动退出并给出测评分数，再接回车键返回主菜单。 3.数据处理操作： 按“3”键，选择数据处理。数据处理程序可处理仿真操作所记录的数据，也可以处理从实验装置采集的数据。 （1）处理仿真操作实验数据： 进入数据处理操作后，连续按↓键或↑键，使选择标记即“长方格”移动至“读磁盘数据”一栏，按回车键屏幕左下方提示输入数据，按R键即读入磁盘数据（做过仿真操作才有数据）。然后，再按↓键，每按一次读入一组仿真操作时所采集到的数据，直到读完为止。要显示或打印，则将“长方格”移至“显示或打印”栏中，按回车键，即可把实验数据按实验报告的形式显示或打印出来。每按一次回车键，即显示一屏幕数据或图形，连续按回车键直到显示完成为止。选中“退出”栏按回车则退出数据处理系统。 （2）处理从实验装置采集的数据： 选中要输入数据的那一栏，按回车键，输入相应的符号或数据，再按回车键，便改变原来数据而输入新的数据。输入各项数据时，可用→、←键进行输入或修改，直至正确为止。最后选中“显示或打印”栏，按回车键，显示数据处理结果。

实验一采样与保持

常州大学信息数理学院 计算机控制系统实验报告 第一次实验 实验名称采样与保持 专业自动化142 实验组别姓名徐亮学号14417228 同实验者李国梁、王凯翔记录 实验时间2017 年06 月11 日成绩审阅教师

一、实验目的 （1）了解模拟信号到计算机控制的离散信号的转换—采样过程。 （2）了解判断采样/保持控制系统稳定性的充要条件。 （3）了解采样周期 T 对系统的稳定性的影响。 （4）掌握控制系统处于临界稳定状态时的采样周期 T 的计算。 （5）观察和分析采样/保持控制系统在不同采样周期 T 时的瞬态响应曲线。 二、实验原理及说明 采样实验 采样实验框图如图所示。计算机通过模/数转换模块以一定的采样周期对B9 单元产生的正弦波信号采样，并通过上位机显示。 在不同采样周期下，观察比较输入及输出的波形（失真程度）。 图采样实验框图计算机编程实现以不同采样周期对正弦波采样，调节信号发生器（B5）单元的调宽旋钮，并以此作为 A/D 采样周期T。改变T 的值，观察不同采样周期下输出波形与输入波形相比的复原程度（或失真度）。 对模拟信号采样首先要确定采样间隔。采样频率越高，采样点数越密，所得离散信号就越逼近于原信号。采样频率过低，采样点间隔过远，则离散信号不足以反映原有信号波形特征，无法使信号复原，。 合理的采样间隔应该是即不会造成信号混淆又不过度增加计算机的工作量。采样时，首先要保证能反映信号的全貌，对瞬态信号应包括整个瞬态过程；信号采样要有足够的长度，这不但是为了保证信号的完整，而且是为了保证有较好的频率分辨率。 在信号分析中，采样点数N 一般选为2m 的倍数，使用较多的有512、1024、2048、4096 等。

常见mos管的型号参数

电调常见的烧毁问题，可通过更换烧坏的ＭＯＳ管来解决，如相应电流的，可用更多大额定电流的代替。注意，焊接ＭＯＳ止静电。 TO-220 TO-252 TO-3

附SO-8（贴片８脚）封装ＭＯＳ管IRF7805Z的引脚图。 上图中有小圆点的为１脚 注：下表按电流降序排列（如有未列出的，可回帖，我尽量补 封装形式极性型号电流(A)耐压(V)导通电阻(mΩ) SO-8N型SI43362230 4.2 SO-8N型IRF78312130 3.6 SO-8N型IRF783220304

SO-8N型IRF872114308.5 SO-8N型IRF78051330 SO-8N型IRF7805Q133011 SO-8N型IRF7413123018 SO-8N型TPC800312306 SO-8N型IRF7477113020 SO-8N型IRF7811113012 SO-8N型IRF7466103015 SO-8N型SI4410103014 SO-8N型SI4420103010 SO-8N型A27009307.3 SO-8N型IRF78078.330 SO-8N型SI48127.33028 SO-8N型SI9410 6.93050 SO-8N型IRF731363029 SO-8P型SI440517307.5 SO-8P型STM4439A143018 SO-8P型FDS667913309 SO-8P型SI441113308 SO-8P型SI446312.32016 SO-8P型SI44071230 SO-8P型IRF7424113013.5 SO-8P型IRF7416103020 SO-8P型IRF7416Q103020 SO-8P型SI442593019 SO-8P型IRF74248.83022 SO-8P型SI443583020 SO-8P型SI4435DY83020 SO-8P型A271673011.3 SO-8P型IRF7406 5.83045 SO-8P型SI9435 5.33050 SO-8P型IRF7205 4.63070 TO-252N型FDD668884305 TO-3N型IRF1504010055 TO-220N型IRF370321030 2.8 TO-220N型IRL3803140306 TO-220N型IRF140513155 5.3 TO-220N型IRF3205110558 TO-220N型BUZ111S80558

仿真综合实验指导书

《控制系统仿真》实验 指导书 电子信息与电气工程系 自动化教研室 2011年8月

前言 电子信息与电气工程系为自动化专业本科生开设了控制系统仿真课程，为了使学生深入掌握MATLAB语言基本程序设计方法，运用MATLAB语言进行控制系统仿真和综合设计，同时开设了控制系统仿真综合实验，学时为12学时。为了配合实验教学，我们编写了综合实验指导书，主要参考控制系统仿真课程的教材《控制系统数字仿真与CAD》、《反馈控制系统设计与分析——MATLAB语言应用》及《基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用》。 自动化教研室 2011年8月

实验一MATLAB基本操作 实验目的 1．熟悉MATLAB实验环境，练习MATLAB命令、m文件、Simulink的基本操作。 2．利用MATLAB编写程序进行矩阵运算、图形绘制、数据处理等。 3．利用Simulink建立系统的数学模型并仿真求解。 实验原理 MATLAB环境是一种为数值计算、数据分析和图形显示服务的交互式的环境。MATLAB 有3种窗口，即：命令窗口（The Command Window）、m-文件编辑窗口（The Edit Window）和图形窗口（The Figure Window），而Simulink另外又有Simulink模型编辑窗口。 1．命令窗口（The Command Window） 当MA TLAB启动后，出现的最大的窗口就是命令窗口。用户可以在提示符“>>”后面输入交互的命令，这些命令就立即被执行。 在MA TLAB中，一连串命令可以放置在一个文件中，不必把它们直接在命令窗口内输入。在命令窗口中输入该文件名，这一连串命令就被执行了。因为这样的文件都是以“.m”为后缀，所以称为m-文件。 2．m-文件编辑窗口（The Edit Window） 我们可以用m-文件编辑窗口来产生新的m-文件，或者编辑已经存在的m-文件。在MATLAB主界面上选择菜单“File/New/M-file”就打开了一个新的m-文件编辑窗口；选择菜单“File/Open”就可以打开一个已经存在的m-文件，并且可以在这个窗口中编辑这个m-文件。 3．图形窗口（The Figure Window） 图形窗口用来显示MA TLAB程序产生的图形。图形可以是2维的、3维的数据图形，也可以是照片等。 MA TLAB中矩阵运算、绘图、数据处理等内容参见教材《控制系统数字仿真与CAD(第2版)》P56-92。 Simulink是MATLAB的一个部件，它为MA TLAB用户提供了一种有效的对反馈控制系统进行建模、仿真和分析的方式。 有两种方式启动Simulink:

mos管选型指导

MOS管选型指导 正确选择MOS管是很重要的一个环节，MOS管选择不好有可能影响到整个电路的效率和成本，了解不同的MOS管部件的细微差别及不同开关电路中的应力能够帮助工程师避免诸多问题，下面我们来学习下MOS管的正确的选择方法。 第一步：选用N沟道还是P沟道 为设计选择正确器件的第一步是决定采用N沟道还是P沟道MOS管。在典型的功率应用中，当一个MOS管接地，而负载连接到干线电压上时，该MOS管就构成了低压侧开关。在低压侧开关中，应采用N沟道MOS管，这是出于对关闭或导通器件所需电压的考虑。当MOS管连接到总线及负载接地时，就要用高压侧开关。通常会在这个拓扑中采用P 沟道MOS管，这也是出于对电压驱动的考虑。 要选择适合应用的器件，必须确定驱动器件所需的电压，以及在设计中最简易执行的方法。下一步是确定所需的额定电压，或者器件所能承受的最大电压。额定电压越大，器件的成本就越高。根据实践经验，额定电压应当大于干线电压或总线电压。这样才能提供足够的保护，使MOS管不会失效。就选择MOS管而言，必须确定漏极至源极间可能承受的最大电压，即最大VDS。知道MOS管能承受的最大电压会随温度而变化这点十分重要。设计人员必须在整个工作温度范围内测试电压的变化范围。额定电压必须有足够的余量覆盖这个变化范围，确保电路不会失效。设计工程师需要考虑的其他安全因素包括由开关电子设备(如

电机或变压器)诱发的电压瞬变。不同应用的额定电压也有所不同；通常，便携式设备为20V、FPGA电源为20～30V、85～220VAC应用为450～600V。 第二步：确定额定电流 第二步是选择MOS管的额定电流。视电路结构而定，该额定电流应是负载在所有情况下能够承受的最大电流。与电压的情况相似，设计人员必须确保所选的MOS管能承受这个额定电流，即使在系统产生尖峰电流时。两个考虑的电流情况是连续模式和脉冲尖峰。在连续导通模式下，MOS管处于稳态，此时电流连续通过器件。脉冲尖峰是指有大量电涌(或尖峰电流)流过器件。一旦确定了这些条件下的最大电流，只需直接选择能承受这个最大电流的器件便可。 选好额定电流后，还必须计算导通损耗。在实际情况下，MOS管并不是理想的器件，因为在导电过程中会有电能损耗，这称之为导通损耗。MOS管在“导通”时就像一个可变电阻，由器件的RDS(ON)所确定，并随温度而显著变化。器件的功率耗损可由Iload2×RDS(ON)计算，由于导通电阻随温度变化，因此功率耗损也会随之按比例变化。对MOS管施加的电压VGS越高，RDS(ON)就会越小；反之RDS(ON)就会越高。对系统设计人员来说，这就是取决于系统电压而需要折中权衡的地方。对便携式设计来说，采用较低的电压比较容易(较为普遍)，而对于工业设计，可采用较高的电压。注意RDS(ON)电阻会随着电流轻微上升。关于RDS(ON)电阻的各种电气参数变化可在制造商提供的技术资料表中查到。 技术对器件的特性有着重大影响，因为有些技术在提高最大VDS时往往会使RDS(ON)增大。对于这样的技术，如果打算降低VDS和RDS(ON)，那么就得增加晶片尺寸，从而增加与之配套的封装尺寸及相关的开发成本。业界现有好几种试图控制晶片尺寸增加的技术，其中最主要的是沟道和电荷平衡技术。 在沟道技术中，晶片中嵌入了一个深沟，通常是为低电压预留的，用于降低导通电阻RDS(ON)。为了减少最大VDS对RDS(ON)的影响，开发过程中采用了外延生长柱/蚀刻柱工艺。例如，飞兆半导体开发了称为SupeRFET的技术，针对RDS(ON)的降低而增加了额外的制造步骤。这种对RDS(ON)的关注十分重要，因为当标准MOSFET的击穿电压升高时，RDS(ON)会随之呈指数级增加，并且导致晶片尺寸增大。SuperFET工艺将RDS(ON)与晶片尺寸间的指数关系变成了线性关系。这样，SuperFET器件便可在小晶片尺寸，甚至在击穿电压达到600V的情况下，实现理想的低RDS(ON)。结果是晶片尺寸可减小达35%。而对于最终用户来说，这意味着封装尺寸的大幅减小。 第三步：确定热要求 选择MOS管的下一步是计算系统的散热要求。设计人员必须考虑两种不同的情况，即最坏情况和真实情况。建议采用针对最坏情况的计算结果，因为这个结果提供更大的安全余量，能确保系统不会失效。在MOS管的资料表上还有一些需要注意的测量数据；比如封装器件的半导体结与环境之间的热阻，以及最大的结温。

常用mos管(选型)

常用MOS管选型参考如下表所示: IRFU020 50V 15A 42W * * NmOS场效应IRFPG42 1000V 4A 150W * * NmOS场效应IRFPF40 900V 4.7A 150W * * NmOS场效应IRFP9240 200V 12A 150W * * PmOS场效应IRFP9140 100V 19A 150W * * PmOS场效应IRFP460 500V 20A 250W * * NmOS场效应IRFP450 500V 14A 180W * * NmOS场效应IRFP440 500V 8A 150W * * NmOS场效应IRFP353 350V 14A 180W * * NmOS场效应IRFP350 400V 16A 180W * * NmOS场效应IRFP340 400V 10A 150W * * NmOS场效应IRFP250 200V 33A 180W * * NmOS场效应IRFP240 200V 19A 150W * * NmOS场效应IRFP150 100V 40A 180W * * NmOS场效应IRFP140 100V 30A 150W * * NmOS场效应IRFP054 60V 65A 180W * * NmOS场效应IRFI744 400V 4A 32W * * NmOS场效应IRFI730 400V 4A 32W * * NmOS场效应IRFD9120 100V 1A 1W * * NmOS场效应IRFD123 80V 1.1A 1W * * NmOS场效应IRFD120 100V 1.3A 1W * * NmOS场效应IRFD113 60V 0.8A 1W * * NmOS场效应IRFBE30 800V 2.8A 75W * * NmOS场效应IRFBC40 600V 6.2A 125W * * NmOS场效应IRFBC30 600V 3.6A 74W * * NmOS场效应IRFBC20 600V 2.5A 50W * * NmOS场效应IRFS9630 200V 6.5A 75W * * PmOS场效应IRF9630 200V 6.5A 75W * * PmOS场效应IRF9610 200V 1A 20W * * PmOS场效应IRF9541 60V 19A 125W * * PmOS场效应IRF9531 60V 12A 75W * * PmOS场效应IRF9530 100V 12A 75W * * PmOS场效应IRF840 500V 8A 125W * * NmOS场效应IRF830 500V 4.5A 75W * * NmOS场效应IRF740 400V 10A 125W * * NmOS场效应IRF730 400V 5.5A 75W * * NmOS场效应IRF720 400V 3.3A 50W * * NmOS场效应IRF640 200V 18A 125W * * NmOS场效应

MATLAB与系统仿真实验手册

MATLAB与控制系统仿真实验指导书 河北大学电子信息工程学院 2006年9月

目录 实验一MATLAB基本操作与基本运算 (1) 实验二M文件及数值积分仿真方法设计 (3) 实验三MATLAB 的图形绘制 (4) 实验四函数文件设计和控制系统模型的描述 (6) 实验五控制系统的分析与设计 (7) 实验六连续系统离散化仿真方法设计 (8) 实验七SIMULINK 仿真 (9) 实验八SIMULINK 应用进阶 (10) 附录MATLAB常用函数 (12)

实验一MATLAB基本操作与基本运算 一、实验目的及要求： 1．熟悉MATLAB6.5的开发环境； 2．掌握MATLAB6.5的一些常用命令； 3．掌握矩阵、变量、表达式的输入方法及各种基本运算。 二、实验内容： 1.熟悉MATLAB6的开发环境： ①MATLAB的各种窗口： 命令窗口、命令历史窗口、启动平台窗口、工作空间窗口、当前路径窗口。 图1 MA TLAB界面窗口 ②路径的设置： 建立自己的文件夹，加入到MA TLAB路径中，并保存。 设置当前路径，以方便文件管理。 ③改变命令窗口数据的显示格式 >> format short >> format long

然后键入特殊变量：pi （圆周率），比较显示结果。 2.掌握MATLAB 常用命令 >> who %列出工作空间中变量 >> whos %列出工作空间中变量，同时包括变量详细信息 >>save test %将工作空间中变量存储到test.mat 文件中 >>load test %从test.mat 文件中读取变量到工作空间中 >>clear %清除工作空间中变量 >>help 函数名 %对所选函数的功能、调用格式及相关函数给出说明 >>lookfor %查找具有某种功能的函数但却不知道该函数的准确名称 如： lookfor Lyapunov 可列出与Lyapunov 有关的所有函数。 3. 在MATLAB 的命令窗口计算: 1) )2sin(π 2) 5.4)4.05589(÷?+ 4. 设计M 文件计算: 已知 求出： 1) a+b a-b a+b*5 a-b+I （单位阵） 2) a*b a.*b a/b 3) a^2 a.^2 注意：点运算 . 的功能，比较结果。 5. 设计M 文件计算: x=0:0.1:10 当sum>1000时停止运算，并显示求和结果及计算次数。 三、实验报告要求： 1）体会1、2的用法； 2）对3、4、5写出程序及上机的结果。 ?? ??? ?????=987654321a ?? ?? ? ?????=300120101b ) 2(100 2 i i i x x sum -=∑=

建模与仿真实验报告(提交)

“双闭环控制直流电动机调速系统”数字仿真实验 一、引言 1.直流电机调速系统概述 直流电机调速系统在现代化工业生产中已经得到广泛应用。直流电动机具有良好的起、制动性能和调速性能，易于在大范围内平滑调速，且调速后的效率很高。直流电动机有三种调速方法，分别是改变电枢供电电压、励磁磁通和电枢回路电阻来调速。对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢电压方式为最好，调压调速是调速系统的主要调速方式。直流调压调速需要有专门的可控直流电源给直流电动机，随着电力电子的迅速发展，直流调速系统中的可控变流装置广泛采用晶闸管，将晶闸管的单向导电性与相位控制原理相结合,构成可控直流电源,以实现电枢端电压的平滑调节。 本实验的题目是双闭环直流电机调速系统设计。采用静止式可控整流器即改革后的晶闸管—电动机调速系统作为调节电枢供电电压需要的可控直流电源。由于开环调速系统都能实现一定范围内的无级调速，但是许多需要调速的生产机械常常对静差率有要求则采用反馈控制的闭环调速系统来解决这个问题。如果对系统的动态性能要求较高，则单闭环系统就难以满足需要。而转速、电流双闭环直流调节系统采用PI调节器可以获得无静差；构成的滞后校正，可以保证稳态精度；虽快速性的限制来换取系统稳定的，但是电路较简单。所以双闭环直流调速是性能很好、应用最广的直流调速系统。 转速、电流双闭环控制直流调速系统根据晶闸管的特性，通过调节控制角α大小来调节电压。基于实验题目，直流电动机调速控制器选用了转速、电流双闭环调速控制电路。本实验的重点是设计直流电动机调速控制器电路，实验采用转速、电流双闭环直流调速系统为对象来设计直流电动机调速控制器。为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈，二者之间实行嵌套联接。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称做外环。这就形成了转速、电流双闭环调速系统。首先确定整个设计的方案和框图，并计算其参数，然后采用MATLAB/SIMULINK对整个调速系统进行了仿真分析。

常用MOS管选型参考

常用MOS管选型参考 IRFU02050V15A42W NmOS场效应IRFPG421000V4A150W NmOS场效应IRFPF40900V 4.7A150W NmOS场效应IRFP460500V20A250W NmOS场效应IRFP450500V14A180W NmOS场效应IRFP440500V8A150W NmOS场效应IRFP353350V14A180W NmOS场效应IRFP350400V16A180W NmOS场效应IRFP340400V10A150W NmOS场效应IRFP250200V33A180W NmOS场效应IRFP240200V19A150W NmOS场效应IRFP150100V40A180W NmOS场效应IRFP140100V30A150W NmOS场效应IRFP05460V65A180W NmOS场效应IRFI744400V4A32W NmOS场效应IRFI730400V4A32W NmOS场效应IRFD9120100V1A1W NmOS场效应IRFD12380V 1.1A1W NmOS场效应IRFD120100V 1.3A1W NmOS场效应IRFD11360V0.8A1W NmOS场效应IRFBE30800V 2.8A75W NmOS场效应IRFBC40600V 6.2A125W NmOS场效应IRFBC30600V 3.6A74W NmOS场效应IRFBC20600V 2.5A50W NmOS场效应IRFS9630200V 6.5A75W PmOS场效应IRF9630200V 6.5A75W PmOS场效应IRF9610200V1A20W PmOS场效应IRF954160V19A125W PmOS场效应IRF953160V12A75W PmOS场效应IRF9530100V12A75W PmOS场效应IRF840500V8A125W NmOS场效应IRF830500V 4.5A75W NmOS场效应IRF740400V10A125W NmOS场效应IRF730400V 5.5A75W NmOS场效应IRF720400V 3.3A50W NmOS场效应IRF640200V18A125W NmOS场效应IRF630200V9A75W NmOS场效应IRF610200V 3.3A43W NmOS场效应IRF54180V28A150W NmOS场效应IRF540100V28A150W NmOS场效应IRF530100V14A79W NmOS场效应IRF440500V8A125W NmOS场效应IRF230200V9A79W NmOS场效应IRF130100V14A79W NmOS场效应BUZ20100V12A75W NmOS场效应BUZ11A50V25A75W NmOS场效应BS17060V0.3A0.63W NmOS场效应

仿真实验内容

第一章实验内容 实验一Matlab语言的基础 一、实验目的和要求 1、掌握Matlab语言的基础知识，包括Matlab窗口环境的使用； 2、矩阵运算及多项式处理； 3、基本的绘图命令； 4、程序设计入门。 二、实验内容： 1、帮助命令 使用help命令，查找sqrt（开方）函数的使用方法； 2、矩阵运算 （1）矩阵的乘法 已知A=[1 2;3 4]; B=[5 5;7 8]; 求A^2*B （2）矩阵除法 已知：A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]; B=[1 0 0;0 2 0;0 0 3]; 求A\B,A/B （3）矩阵的转置及共轭转置 已知：A=[5+i,2-i,1;6*i,4,9-i]; 求A.', A' （4）使用冒号选出指定元素 已知：A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]; 求A中第3列前2个元素；A中所有列第2，3行的元素； 3、多项式 （1）求多项式p(x)=x3-2x-4的根 （2）已知A=[1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4] ，求矩阵A的特征多项式;

4、 基本绘图命令 （1）绘制余弦曲线y=cos(t)，t ∈[0，2π] 。 （2）在同一坐标系中绘制余弦曲线y=cos(t-0.25)和正弦曲线y=sin(t-0.5)， t ∈[0，2π] 。 （3）方程)tan(sin )sin(tan x x y -=，x ∈[-π，π]试比较x=[-pi : 0.05 : pi]和 x=[-pi : 0.05 : -1.8,-1.801 : .001: -1.2,-1.2 :0.05: 1.2, 1.201 : .001 : 1.8, 1.81:0.05 :pi]的曲线有何不同。 （4）Butterworth 低通滤波器的数学模型为n D v u D v u H 20] /),([11 ),(+=，其中 02 02 0,)()(),(D v v u u v u D -+-= 为给定的区域半径，n 为阶次，u 0和v 0为区域的中心。 假设D 0=200，n=2，绘制滤波器的三维曲面网格图。 （5）分段函数为 ?? ???-≤++--≤+<--->+---=1 ),5.175.375.0exp(5457.011 ),6exp(7575.01 ),5.175.375.0exp(5457.0),(2112122212 1222112 12221x x x x x x x x x x x x x x x x p 试用三维曲面表示这一函数。 5、基本绘图控制 绘制[0，4π]区间上的x1=10sint 曲线，并要求： （1）线形为点划线、颜色为红色、数据点标记为加号； （2）坐标轴控制：显示范围、刻度线、网络线 （3）标注控制：坐标轴名称、标题、相应文本； 6、基本程序设计 （1）编写命令文件：计算1+2+?+n<2000时的最大n 值； （2）编写函数文件：分别用for 和while 循环结构编写程序，求2的0到n 次幂的和。 （3）如果想对一个变量x 自动赋值。当从键盘输入y 或Y 时（表示是），x 自动赋为1； 当从键盘输入n 或N 时（表示否），x 自动赋为0；输入其他字符时终止程序。 （4）编写一个函数生成m n ?阶的Hilbert 矩阵，它的第i 行第j 列的元素值为 )1/(1,-+=j i h j i 。 （5）Lorenz 方程的数学形式为

采样与保持仿真实验

微分与平滑仿真实验 一．实验目的 1．数/模转换器得零阶保持器作用 零阶保持器：zero-order holder（ZOH）。 实现采样点之间插值的元件，基于时域外推原理，把采样信号转换成连续信号。 零阶保持器的作用是在信号传递过程中，把第nT时刻的采样信号值一直保持到第(n+1)T时刻的前一瞬时，把第(n+1)T时刻的采样值一直保持到(n+2)T时刻，依次类推，从而把一个脉冲序列变成一个连续的阶梯信号。因为在每一个采样区间内连续的阶梯信号的值均为常值，亦即其一阶导数为零，故称为零阶保持器。 零阶保持器的传递函数为： 2．零阶保持器在控制系统中的作用 零阶保持器的作用是使采样信号e*(t) 每一采样瞬时的值e(kT) 一直保持到下一个采样瞬时e[(k+1)T]，从而使采样信号变成阶梯信号eh(t)。 二．实验原理 如下图，控制系统中，给输入阶跃信号，有函数： plot(y.time,y.signals.values,x.time,x.signals.values) 可以画出其输入输出波形图1-1如下所示。

图1-1仿真原理图 三．仿真过程 图1-2 采样周期T-10MS时系统的输入输出波形 图1-3 采样周期T-20MS时系统的输入输出波形

图1-4 采样周期T-30MS时系统的输入输出波形 图1-5 采样周期T-40MS时系统的输入输出波形 四．思考与总结 1.在微机控制系统中采样周期T的选择因注意哪些方面？ 采样定理只是作为控制系统确定采样周期的理论指导原则，若将采样定理直接用于计算机控制系统中还存在一些问题。主要因为模拟系统f（t）的最高角频率不好确定，所以采样定理在计算机控制系统中的应用还不能从理论上得出确定各种类型系统采样周期的统一公式。目前应用都是根据设计者 的实践与经验公式，由系统实际运行实验最后确定。