雙正激DC/DC變換器的一種新型拓?fù)溲芯?/h1>
仿真及實驗波形分析本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/188802.htm仿真波形
基于上面的電路原理分析,有助于理解以下給出的計算機(jī)仿真結(jié)果。
本方案的可行性研究是通過Pspice810 軟件仿真來完成的。它的強(qiáng)大功能很適用于電力電子電路的原理及性能分析。仿真采用Pspice 內(nèi)置的元器件: 主電路的MOS 管采用IRFD150 ,高頻變壓器的模型由電感元件L 和耦合系數(shù)元件K構(gòu)造而成。MOS 管的開關(guān)頻率為40kHz ,仿真時間為10ms。選取暫態(tài)仿真即得到如圖4 所示幾組波形,它可更充分完整地說明前面分析的原理。
以下將分析各波形的產(chǎn)生原理及相互聯(lián)系。鑒于主電路變壓器原邊上下橋臂工作情況類似,只需觀察上橋臂的工作情況就可以較清楚地了解整個電路的工作原理。圖4 (a) 展示的是加在主MOS 管M1門極的PWM控制芯片產(chǎn)生的波形(為了簡化仿真,它只是邏輯電平。門極實際的電平變化請參照本文實際測量波形) ;而加在M2 的門極信號與之類似,只是從時間上交錯開。
圖(c) 是原邊繞組L1 兩端電壓: 當(dāng)主MOS 管M1 導(dǎo)通時,使原邊線圈兩端作用以U = Ud/2 的正向電壓;當(dāng)M2 導(dǎo)通時,由于L1、L2 緊耦合且極性相反,則L1 兩端為負(fù)電壓;當(dāng)M1 、M2 都關(guān)斷時,L1 兩端電壓為零。
圖(b) 是流過繞組L1 的電流波形:從中也不難看出在主開關(guān)管M1 導(dǎo)通時為一條線性增加的直線,由于它還包含了負(fù)載電流成分,因而此直線并不是正負(fù)對稱,而是向上平移了;在M1 關(guān)斷時,L1 不流過電流。圖(d) 所示的是與圖(b) 相關(guān)的勵磁續(xù)流回路的電流波形:在M1 或M2 開通時,勵磁電流由原邊提供,此時該續(xù)流回路電流為零;當(dāng)M1 、M2 都關(guān)斷時,勵磁電流通過續(xù)流回路作用維持恒定的正值或負(fù)值,以維持磁通近似恒定。通過這兩個波形,進(jìn)一步證實了在前面原理分析中對勵磁電流變化規(guī)律的總結(jié)。
圖(e) 是勵磁電流續(xù)流回路的MOS 管M7 的門極信號(M8 的與之相同) 。為了保證該回路能夠在M1 、M2 關(guān)斷時開通,兩門極信號之間采用了“或非”的邏輯關(guān)系。具體的電路結(jié)構(gòu)可參照PWM 控制產(chǎn)生部分。
圖(f) 就是所關(guān)心的變壓器某一副邊繞組的波形:從圖中可看出,它只在M1 導(dǎo)通時才出現(xiàn)正電平或M2 導(dǎo)通時出現(xiàn)負(fù)電平,而在兩管均不通時,電壓為零;也就是說,可以通過改變主電路MOS 管門極信號的占空比來達(dá)到控制輸出電壓的目的。這都是在勵磁續(xù)流回路的作用下才得以實現(xiàn)的,否則在M1 、M2 關(guān)斷期間,副邊也會產(chǎn)生很高的電壓,這便失去了輸出電壓的可控性。
實驗波形
在分析實驗波形之前,應(yīng)該注意的是由于變壓器總會存在一些漏感,因此實際的波形與仿真得到的有一些細(xì)微差別,這是很正常的。
在圖5 (a) 中,上側(cè)波形就是前面提到的主電路上橋臂MOS 管實際的門極信號,它是由SG3525 的OUTA、OUTB 合成的,下橋臂MOS 管門極信號電平與其相反;圖5 (a) 下側(cè)波形是由OUTA、OUTB“或非”得到的勵磁續(xù)流回路MOS 管的門極信號,從圖中可以很好地看到兩者的對應(yīng)關(guān)系。
在圖5(b)中,下側(cè)波形就是其中勵磁續(xù)流回路的MOS 管門極控制電壓信號;上側(cè)波形為變壓器某副邊繞組的電壓波形,可見只有在主電路MOS 管開通時,副邊繞組兩端才有正向或負(fù)向電壓;而當(dāng)M1、M2 均不導(dǎo)通時,繞組兩端電壓為零(由于漏感影響,有一些振蕩) ,依此可以達(dá)到通過改變占空比調(diào)壓的目的。實際波形與仿真波形基本吻合,表明實驗取得了期望的結(jié)果。
結(jié)語
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仿真波形
基于上面的電路原理分析,有助于理解以下給出的計算機(jī)仿真結(jié)果。
本方案的可行性研究是通過Pspice810 軟件仿真來完成的。它的強(qiáng)大功能很適用于電力電子電路的原理及性能分析。仿真采用Pspice 內(nèi)置的元器件: 主電路的MOS 管采用IRFD150 ,高頻變壓器的模型由電感元件L 和耦合系數(shù)元件K構(gòu)造而成。MOS 管的開關(guān)頻率為40kHz ,仿真時間為10ms。選取暫態(tài)仿真即得到如圖4 所示幾組波形,它可更充分完整地說明前面分析的原理。
以下將分析各波形的產(chǎn)生原理及相互聯(lián)系。鑒于主電路變壓器原邊上下橋臂工作情況類似,只需觀察上橋臂的工作情況就可以較清楚地了解整個電路的工作原理。圖4 (a) 展示的是加在主MOS 管M1門極的PWM控制芯片產(chǎn)生的波形(為了簡化仿真,它只是邏輯電平。門極實際的電平變化請參照本文實際測量波形) ;而加在M2 的門極信號與之類似,只是從時間上交錯開。
圖(c) 是原邊繞組L1 兩端電壓: 當(dāng)主MOS 管M1 導(dǎo)通時,使原邊線圈兩端作用以U = Ud/2 的正向電壓;當(dāng)M2 導(dǎo)通時,由于L1、L2 緊耦合且極性相反,則L1 兩端為負(fù)電壓;當(dāng)M1 、M2 都關(guān)斷時,L1 兩端電壓為零。
圖(b) 是流過繞組L1 的電流波形:從中也不難看出在主開關(guān)管M1 導(dǎo)通時為一條線性增加的直線,由于它還包含了負(fù)載電流成分,因而此直線并不是正負(fù)對稱,而是向上平移了;在M1 關(guān)斷時,L1 不流過電流。圖(d) 所示的是與圖(b) 相關(guān)的勵磁續(xù)流回路的電流波形:在M1 或M2 開通時,勵磁電流由原邊提供,此時該續(xù)流回路電流為零;當(dāng)M1 、M2 都關(guān)斷時,勵磁電流通過續(xù)流回路作用維持恒定的正值或負(fù)值,以維持磁通近似恒定。通過這兩個波形,進(jìn)一步證實了在前面原理分析中對勵磁電流變化規(guī)律的總結(jié)。
圖(e) 是勵磁電流續(xù)流回路的MOS 管M7 的門極信號(M8 的與之相同) 。為了保證該回路能夠在M1 、M2 關(guān)斷時開通,兩門極信號之間采用了“或非”的邏輯關(guān)系。具體的電路結(jié)構(gòu)可參照PWM 控制產(chǎn)生部分。
圖(f) 就是所關(guān)心的變壓器某一副邊繞組的波形:從圖中可看出,它只在M1 導(dǎo)通時才出現(xiàn)正電平或M2 導(dǎo)通時出現(xiàn)負(fù)電平,而在兩管均不通時,電壓為零;也就是說,可以通過改變主電路MOS 管門極信號的占空比來達(dá)到控制輸出電壓的目的。這都是在勵磁續(xù)流回路的作用下才得以實現(xiàn)的,否則在M1 、M2 關(guān)斷期間,副邊也會產(chǎn)生很高的電壓,這便失去了輸出電壓的可控性。
實驗波形
在分析實驗波形之前,應(yīng)該注意的是由于變壓器總會存在一些漏感,因此實際的波形與仿真得到的有一些細(xì)微差別,這是很正常的。
在圖5 (a) 中,上側(cè)波形就是前面提到的主電路上橋臂MOS 管實際的門極信號,它是由SG3525 的OUTA、OUTB 合成的,下橋臂MOS 管門極信號電平與其相反;圖5 (a) 下側(cè)波形是由OUTA、OUTB“或非”得到的勵磁續(xù)流回路MOS 管的門極信號,從圖中可以很好地看到兩者的對應(yīng)關(guān)系。
在圖5(b)中,下側(cè)波形就是其中勵磁續(xù)流回路的MOS 管門極控制電壓信號;上側(cè)波形為變壓器某副邊繞組的電壓波形,可見只有在主電路MOS 管開通時,副邊繞組兩端才有正向或負(fù)向電壓;而當(dāng)M1、M2 均不導(dǎo)通時,繞組兩端電壓為零(由于漏感影響,有一些振蕩) ,依此可以達(dá)到通過改變占空比調(diào)壓的目的。實際波形與仿真波形基本吻合,表明實驗取得了期望的結(jié)果。
結(jié)語
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