反激電路功率級模型的研究

　　1.引言

　　隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，開關(guān)電源的應(yīng)用越來越廣泛，正向集成化、智能化、綠色化的方向快速發(fā)展。在當(dāng)前的隔離型開關(guān)變換器中，反激式開關(guān)電源只有一個(gè)變壓器以及開關(guān)器件，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小巧等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于郵電通信、航空航天、儀器儀表、家用電器等各種領(lǐng)域。由于反激式開關(guān)電源的應(yīng)用的日益廣泛化，對電源的精確度以及穩(wěn)定度等方面提出了更高的要求。因此，對反激式開關(guān)電源的控制系統(tǒng)也提出了更高的要求，這就需要對反激式開關(guān)電源的電路模型進(jìn)行進(jìn)一步的研究，使反激電路控制系統(tǒng)能夠設(shè)計(jì)更加合理。本文將基于一種由UC3843 芯片控制的單端反激電路，與現(xiàn)有的五種反激電路功率級模型進(jìn)行對比驗(yàn)證，確認(rèn)一種適合本文設(shè)計(jì)的單端反激電路的功率級數(shù)學(xué)模型。

　　2.反激電路系統(tǒng)模型

　　2.1 反激電路結(jié)構(gòu)

　　反激變換器通常由集成TOP-Switch 電源芯片或者由UC3843 電流控制型芯片和功率MOSFET 構(gòu)成。圖1 所示是，一種由UC3843 芯片控制的單端反激電路，本文將針對該電路對五種反激電路功率級數(shù)學(xué)模型進(jìn)行驗(yàn)證分析。

　　單端反激功率變換器是在電氣隔離的Buck-Boost功率變換器的基礎(chǔ)上演變而來的，所以單端反激功率變換器的模型與Buck-Boost 功率變換器的模型是相同的。因此，可以結(jié)合Buck-Boost 電路的功率級數(shù)學(xué)模型，總結(jié)出五種反激電路功率級P A 數(shù)學(xué)模型。

　　再利用Matlab 對五種電路數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算，分別得到時(shí)域下輸出的階躍響應(yīng)，如圖7~圖11 所示。

　　現(xiàn)在將Matlab 計(jì)算的五種電路模型時(shí)域輸出曲線、Psim 仿真輸出波形以及單端反激實(shí)驗(yàn)平臺的輸出波形讀取時(shí)域參數(shù)，時(shí)域參數(shù)指標(biāo)總結(jié)如表1 所示。其中，由于模型3 的時(shí)域輸出特性呈發(fā)散狀態(tài)，故表中未列出模型3 的相關(guān)參數(shù)指標(biāo)

　　由于模型3 的時(shí)域輸出特性呈發(fā)散狀態(tài)，一定不是合適的模型。再由表1 所示的各種時(shí)域指標(biāo)，可以看到，模型1、模型2、模型4 的時(shí)域指標(biāo)與實(shí)驗(yàn)及仿真得到的時(shí)域指標(biāo)相差甚遠(yuǎn)，同樣不適合文中單端反激電路系統(tǒng)的輸出特性;模型5 的超調(diào)量σ%、穩(wěn)態(tài)值h(∞)、上升時(shí)間tr、峰值時(shí)間tp、調(diào)節(jié)時(shí)間ts 等時(shí)域特性，與試驗(yàn)及仿真所得時(shí)域參數(shù)指標(biāo)基本吻合。又考慮到，實(shí)驗(yàn)電路中存在的器件誤差，以及仿真中存在的計(jì)算誤差等影響，我們可以得出結(jié)論，模型5 就是本文中單端反激電路的最合適的模型。

　　4.總結(jié)

　　通過以上三種方式得到的時(shí)域輸出，經(jīng)過對比分析，可以得出結(jié)論模型5 就是本文中單端反激電路的最合適的功率級數(shù)學(xué)模型。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 張衛(wèi)平. 開關(guān)變換器的建模與控制. 北京: 中國電力出版社, 2005.

　　[2] 張占松,蔡宣三. 開關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì)[M]. 北京:電子工業(yè)出版社, 2004.

　　[3] 徐德鴻,沈旭,楊成林 等譯. 開關(guān)電源設(shè)計(jì)指南(第二版).機(jī)械工業(yè)出版社, 2004.

　　作者簡介：

　　張衛(wèi)平(1957-)，男，博士，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)殡娏﹄娮蛹夹g(shù)、MH 燈電子鎮(zhèn)流器等。

　　姜志亮(1987-)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)閷拤焊咝Х秶鶧C/DC 模塊電源。