【導(dǎo)讀】點(diǎn)是有一個(gè)用于隔離的高頻變壓器，所以可以用于高電壓的場合。效的擴(kuò)大了變換器的使用范圍。用于獨(dú)立的離線式中小功率電源設(shè)計(jì)中。在計(jì)算機(jī)、通訊、工業(yè)控制、儀。器儀表、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域，這類電源具有廣闊的市場需求。環(huán)保已成為全球?qū)哪茉O(shè)備的基本要求。所以，供電單元的效率和電磁兼。容性自然成為開關(guān)電源的兩項(xiàng)重要指標(biāo)。而傳統(tǒng)的單端正激拓?fù)洌捎谄?。因此，有源鉗位正激變換器拓?fù)溲杆佾@得了廣泛的應(yīng)用。利用箝位電容及開關(guān)管的輸出電容與變壓器繞組的激磁電感諧振，創(chuàng)。雙向?qū)ΨQ磁化狀態(tài)，提高了鐵芯的利用率。本文主要以Flyback箝位電路為研究對(duì)象，但其研究結(jié)論同樣適用于。位開關(guān)T2，只考慮寄生反并聯(lián)二極管Ds2，忽略其他寄生參數(shù)。變比)同時(shí)對(duì)Cds充電。Ds2導(dǎo)通之后,Lm與Cds，Cc共同諧振。諧振，等效電路如圖1-4所示，iLm下降。得以恢復(fù)，這一過程即為磁通復(fù)位過程。本階段由于箝位電路的工作使主

　　

【正文】 ，1 0110TC ??????? ，2 0100TC ??????? 對(duì)兩種狀態(tài)進(jìn)行平均有： 12121210110010ff L ffT T TinTLA A D A DC R CDLB B D B DC C D C DDX A X B uY C X? ???? ??? ???? ? ?? ???? ??? ????????? ?? ? ?? ??? ?????? ??? ?? ? ? ??? ??????? ???? (38) 在穩(wěn)態(tài)時(shí) X ＝ 0，因此有 ： 11 inT inX A B uY C A B u??? ???????? (39) 式 (49)是穩(wěn)態(tài)方程。對(duì)式 (48)進(jìn)行小信號(hào)擾動(dòng)，同時(shí)忽略二階信號(hào)，再進(jìn)行拉式變換，整理得： ? ? ? ?? ?( ) 1 2 1 2 ( )( ) 1 2 ( )?? ? ??? ?s in in sT T TsssX A x B u A A X B B u dY C x C C X d? ? ? ? ? ? ???????? ? ??? (310) 30 將式 (410)展開得： ? ???? ??? ??? ?ffffc inL inf f fL ccf L focs L LuuDsi u dL L Li usuC R Cuui Di I d?? ? ? ????? ????? ??? ??? (311) 式 (411)轉(zhuǎn)化為等效電路形式如圖 44 所示： u)(? sV i dI o ?dDV i ? D:1fLLi?fCR)(? sV o 圖 33 主電路的小信號(hào)等效模型 Small signal equivalent mode of the main power circuit 控制電路數(shù)學(xué)模型的建立 比較器的數(shù)學(xué)表達(dá)式可表示為 ? ?1FmTs Se Sp? ?.Se 是電流誤差放大器的輸出和鋸齒波交接點(diǎn)的斜率， Sp 是鋸齒波的斜率。由于調(diào)節(jié)器的 濾波性質(zhì)， Se 很小， mF 可近似為： 1mpsF ST? (312) 式中 Sp 為鋸齒波斜率， Ts 為鋸齒波的周期也即系統(tǒng)的工作周期。 系統(tǒng)的性能指標(biāo)主要反應(yīng)在以下幾個(gè)方面 ： 【 1】 穩(wěn)定性：系統(tǒng)的穩(wěn)定性主要反應(yīng)在相角裕度 ? 和幅值裕度 h 上，相角裕度 ? 大于零，幅 值裕度 h 大于 1，則系統(tǒng)穩(wěn)定。為了使系統(tǒng)具有好的穩(wěn)定性能和好的動(dòng)態(tài)性能，通常相角裕度 ? 取在 30176?！?60176。 左右，幅值裕度大于 6dB。 【 2】 動(dòng)態(tài)性能：動(dòng)態(tài)性能主要體現(xiàn)在系統(tǒng)的開環(huán)截至頻率 c? 上，截 31 至頻率 c? 越大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)越快，但是在開關(guān)電源這個(gè)系統(tǒng)里，截至頻率受到開關(guān)頻率的限制。為了防止次諧波振蕩現(xiàn)象的產(chǎn)生，電流環(huán)的截至頻率在小于 1/2 開關(guān)頻率的情況下盡量取得大，電壓環(huán)的截至頻率通常 取在 1/10的內(nèi)環(huán)截至頻率處。同時(shí)系統(tǒng)的低頻增益越高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能越好，且精度越高。 【 3】 輸入抗擾動(dòng)性能：這主要表現(xiàn)在輸入音頻衰減函數(shù) Ac(s)的幅值 ()cAs 上， ()cAs 越大輸入抗干擾能力越差，反之越強(qiáng)。設(shè)計(jì)時(shí)盡量見效輸入音頻衰減函數(shù) Ac(s)的幅值 ()cAs 。 【 4】 輸出抗干擾能力：這主要表現(xiàn)在閉環(huán)輸出阻抗 Zoc(s)的幅值()ocZs上，越小則輸出抗負(fù)載干擾能力越強(qiáng)。 功率級(jí)參數(shù)： Vin=20V， Vout=100V， L=， C=100uF， R=10Ω ， f=50kHz， N1:N2=1:8， Fm=1/，β＝ ； 調(diào)節(jié)器參數(shù)： Ri=， R0=5K， R1=47K， C0=40P， C1=254n， R2＝ 5K，R3=35K， C2=283P， C3=5n。 本章小結(jié) 本章用平均狀態(tài)空間法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模，通過建模分析得出以下結(jié)論： (1) 通過對(duì)有源箝位正激變換器的消息號(hào)分析得出，可將其等效為一典型的 Buck 變換器進(jìn)行分析研究。 (2) 采用平均電流，電壓雙閉環(huán)控制，可使系統(tǒng)性能優(yōu)于傳統(tǒng)的電壓單環(huán)控制。 第 4 章 仿真分析及試驗(yàn)驗(yàn)證 本章采用 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)域仿真分析。首先，在開環(huán)系統(tǒng)中驗(yàn)證有源箝位正激變換器各性能的實(shí)現(xiàn)，并得出系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)控制的必要 32 性；然后，在閉環(huán)系統(tǒng)中分析本系統(tǒng)的靜態(tài)及動(dòng)態(tài)性能。 開環(huán)系統(tǒng)仿真分析 開環(huán)仿真電路如圖 41 所示。 圖 41 開環(huán)仿真電路 The openloop simulation circuit (1) 驗(yàn)證主功率開關(guān)和箝位開關(guān)的 ZVS 開通： 仿真波形如圖 42(a)所示，由于在箝位開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)和主功率開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間均設(shè)置延時(shí)，主功率開關(guān)和箝位開關(guān)的漏源電壓在開通信號(hào)到來之前已降為零，從而實(shí)現(xiàn)了 ZVS 開關(guān)。 (2) 驗(yàn)證主功率開關(guān)電壓箝位的實(shí)現(xiàn)： 仿真波形如圖 42(b)所示，主功率開管關(guān)斷期間其電壓被箝位電容箝位，其值應(yīng)為 Uds=Ui+UCc，圖中 VM2ds=Vc2+Vv6即為該等式的體現(xiàn)。 (3) 驗(yàn)證變壓器的雙向磁化： 仿真波形如圖 42(c)所示，圖中 I 為流過箝位電容的電流，它 也就是主開關(guān)關(guān)斷期間流過變壓器原邊勵(lì)磁電流，由此可以看出，有源箝位技術(shù)使高頻變壓器磁化電流一、三象限雙向?qū)ΨQ磁化。 (5) 證明系統(tǒng)閉環(huán)控制的必要性： 仿真波形如圖 42(d)(e)所示，輸入電壓變化時(shí)會(huì)使輸出電壓隨之變化，且有較大超調(diào)，如圖 42(d)所示；負(fù)載變化使電感電流斷續(xù)引起輸出電壓 33 變化，如圖 42(e)所示。由此得出系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)控制的必要性。 Time V(V33:+,V33:) V(V34:+)0V (a) 功率開關(guān)和箝位開關(guān)的 ZVS Time V(V3:+) V(M6:d)0V (b) 箝位電容的箝位 Time540us 560us 580us 600us 620us 640us530usV(Cs:1) I(Cs)0 34 (c) 變壓器的雙向磁化 Time0s 1ms 2ms 3ms 4ms 5ms 6ms 7ms 8ms 9ms 10msV(U53:2) V(C1:2)0V50V100V150V (d) 輸出電壓隨輸入電壓的變化 Time0s 1ms 2ms 3ms 4ms 5ms 6ms 7ms 8ms 9ms 10msI(L1) V(C1:2)050100150 (e)輸出電壓隨負(fù)載的變化 圖 42 開環(huán)仿真波形 The openloop simulation waveforms 閉環(huán)系統(tǒng)仿真分析 仿真電路如圖 43 所示，由于在 的元件庫中沒有集成控制芯 35 圖43 閉環(huán)仿真電路 The closedloop simulation circuit 片 SG3525 的模型，仿真中根據(jù) 3525 的工作原理，利用一些基本的模擬，數(shù)字器件模仿其工 作過程，并用邏輯器件搭建了一延遲電路。 (1) 檢驗(yàn)輸出電壓抗輸入電壓擾動(dòng)的性能； 仿真波形如圖 44(a)所示，當(dāng)輸入電壓由 25V 突變到 32V 時(shí)，輸出電壓在 內(nèi)再次進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，并且只有 10V 的超調(diào)，由此驗(yàn)證了系統(tǒng)具有較好的抗輸入電壓擾動(dòng)能力。 (2) 檢驗(yàn)輸出電壓抗負(fù)載擾動(dòng)的性能： 仿真波形如圖 44(b)所示，負(fù)載突變時(shí)，由于閉環(huán)的作用，使輸出電壓只有 11V 的超調(diào)，顯示出系統(tǒng)較好的抗負(fù)載擾動(dòng)能力。 Time0s 1ms 2ms 3ms 4ms 5ms 6ms 7ms 8ms 9ms 10msV(R31:2) V(GAIN2:IN)0V40V80V120V (b)抗輸入電壓擾動(dòng) 36 Time0s 1ms 2ms 3ms 4ms 5ms 6ms 7ms 8ms 9ms 10msV(R30:2)0V40V80V120V (c)抗負(fù)載擾動(dòng) 圖 44 閉環(huán)仿真波形 The closedloop simulation waveforms 本章小結(jié) 本章通過 Pspice 仿真，分析驗(yàn)證得出本文設(shè)計(jì)的 Flyback 型有源箝位正激變換器系統(tǒng)具有良好得靜態(tài)及動(dòng)態(tài)性能。