SABER中雙管控制環(huán)路電路結(jié)構(gòu)

SABER可以說是目前電源設(shè)計當(dāng)中最為強大的仿真軟件，很多電源的設(shè)計都依賴于SABER來進行仿真。本文將為大家介紹一種利用SABER對雙管正激參數(shù)及控制環(huán)路進行仿真時的電路結(jié)構(gòu)設(shè)計。

雙管正激變換的好處在于，在較高的輸入場合中其要比單管正激變換擁有更高的電壓應(yīng)力承受能力，因此被大面積應(yīng)用在大功率場合中。在開關(guān)電源的設(shè)計過程中，控制環(huán)路設(shè)計的優(yōu)劣關(guān)系到系統(tǒng)的穩(wěn)定與否。因此優(yōu)良的控制環(huán)路，對開關(guān)電源系統(tǒng)是至關(guān)重要的。對于PWM變換器的控制環(huán)路，傳統(tǒng)的方法使用狀態(tài)空間平均法，求出小信號模型，來設(shè)計控制環(huán)路。此方法計算量大，效率低，不利于工程應(yīng)用。

高效的方法是用仿真軟件得出電路開環(huán)BODE圖來設(shè)計控制環(huán)路。市面的仿真軟件非常多，功能也很強大，如Matlab、Pspice等，然而Pspice軟件的收斂算法不好，帶來了非常多的不便;Matlab軟件建模復(fù)雜，其補償器為傳遞函數(shù)或狀態(tài)方程，需利用電網(wǎng)絡(luò)理論轉(zhuǎn)化為具體的電路，諸多不便。

電路結(jié)構(gòu)

雙管正激拓撲結(jié)構(gòu)如圖1所示，工作原理為：VT1、VT2同時導(dǎo)通，同時關(guān)斷;VT1與VT2導(dǎo)通時，電源經(jīng)高頻變壓器T，快恢復(fù)二極管VD3向負載輸出能量，經(jīng)L給C充電;VT1與VT2關(guān)斷時，輸出電流由快恢復(fù)二極管VD4續(xù)流，同時變壓器原邊繞組的勵磁電流經(jīng)VD1-UiN-VD2向電源反饋能量。由于VD1與VD2的箝位，VT1與VT2的開關(guān)應(yīng)力等于電源電壓。與單管正激電路相比，多用一個開關(guān)管，電壓應(yīng)力為單管的一半，不存在漏感尖峰，變壓器無需磁通復(fù)位繞組，適用于較高輸入電壓的中、大功率等級場合。

控制環(huán)路的設(shè)計方法

系統(tǒng)穩(wěn)定的條件：系統(tǒng)回路開環(huán)BODE圖，在剪切頻率處幅值斜率為-20dB/dec，且至少有45°的相位裕度。

控制環(huán)路的設(shè)計步驟：

根據(jù)應(yīng)用要求設(shè)計主電路。

由SABER仿真器得出主電路的BODE圖。

根據(jù)實際要求和限制條件確定剪切頻率ωc，對電源產(chǎn)品，剪切頻率通常為開關(guān)頻率的1/4或者1/5。

根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度的要求及剪切頻率決定補償放大器的類型和各頻率點。使低頻段增益高，一般電源產(chǎn)品的低頻段設(shè)計成I型系統(tǒng)，以保證穩(wěn)態(tài)精度;中頻段帶寬處的斜率為-20dB/dec，且有足夠的相位裕度(即y>45°);高頻段增益衰減快，減少高頻干擾;用SABER得出補償后環(huán)路的開環(huán)頻響曲線，驗證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

SABER之所以能夠成為目前應(yīng)用最為廣泛的仿真軟件，主要是因其豐富的元件庫與精確的仿真能力。不過從應(yīng)用情況來看，SABER應(yīng)用在雙管控制環(huán)路上的情況并不多見，因此本文所提到的內(nèi)容是非常具有參考價值的。