带漏电感的反激式转换器平均模型

有效占空比的减少,带来在主电源开关关断后次级二极管导通时间的延长和次级端电流的延迟。因此,输出电压低于原来的公式预测,在RCD钳位网络中的功率耗散增加。鉴于漏电感对工作波形的影响,研究其对反激式转换器小信号响应的影响是有趣的。但在我们进行小信号分析前,需要一个好的平均模型。

负载阶跃响应

第一部分介绍的逐周期模型,现在包括一个可变负载。在这仿真中,负载范围将从8至6 不等,跨度为10 μs,同时记录输出。转换器运行在开环配置,我们会将漏电感从1 μH增加至50 μH,而其它工作参数保持不变。

我们已采集图2中不同漏电感的输出电压。垂直刻度是每等分620 mV,对每一波形都相同,但偏移量有所改变以让所有曲线进入图中。第一个注释涉及到振铃。在几乎没有漏电感时,响应振铃和阻尼很轻。但负载电流的步幅不影响输出电压。随着漏电感增加,振铃开始减弱,振荡迅速停止,这时lleak = 50 μH。然而,漏电感越大,输出电压越低,静态电压下降幅度越大:近0 V时无漏电感,达400 mV时漏电感最大。从这快速仿真中,我们可观察到漏电感减弱瞬态响应,影响稳态输出电压,也会降低输出阻抗。为探索漏电感对频率响应的影响,我们需要一个大信号模型然后线性化以给出转换器的小信号表达式。从这小信号模型中,我们应该能分析表达受漏电感影响的反激式转换器的控制-输出传递函数。

    大信号模型

脉宽调制开关本身就能很好地模拟一个反激式转换器。由Dr. Vatché Vorpérian于90年代提出,最简单的模拟一个工作于CCM模式的双开关电压模式DC-DC转换器的大信号响应和固定开关频率 。该原理包括平均两个连接端之间的波形,“a”、“p”和“c”以描述 一组连续时间的电流/电压等式。Vorpérian表明,配置的电流和电压源相当于考虑将理想的直流变压器连接到终端 a-c-p,受匝数比d、占空比影响。

模型是不变的,说明它可替代其它DC-DC转换器,所有描述这PWM开关的等式保持不变。模型是大信号版本。如果SPICE可提供这模型的小信号响应–因为SPICE是线性求解器,它将在运行仿真前将模型线性化–我们不能使用它的原型来确立控制-输出传递函数。我们需要PWM开关的线性化或小信号版本。您可看到通用架构,并看它如何转化为工作中的SPICE模型。对那些对PWM开关的进一步详细信息感兴趣的,有详尽介绍及大量工作实例。

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