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开关电源模块源从分析→计算→仿真

标签:开关,开关电源,电源,模块,分析,计算,仿真 时间:2019年05月20日 阅读3
【导读】在分析Flyback电源模块路之前,我觉得有需要把变压器模型做一个总结,由于我们对变压器的分析其实是在肯定的模型上面进行分析的。这里阐述我的一个观点明星经纪公司, 假如说现实测试和实验是特别很是紧张的话,对分析对象有一个清晰的模型概念对电源模块子工程师来说是特别很是需要的,建立的模型的目的完全是为了可以简化题目。   功率变压器模型    在分析Flyback电源模块路之前,我觉得有需要把变压器模型做一个总结,由于我们对变压器的分析其实是在肯定的模型上面进行分析的。这里阐述我的一个观点, 假如说现实测试和实验是特别很是紧张的话,对分析对象有一个清晰的模型概念对电源模块子工程师来说是特别很是需要的,建立的模型的目的完全是为了可以简化题目。当然建立了模型进行分析,可能和现实的测试效果有出入,每一个对象的现实总有误差,但大规模生产有个前提就是必要控制对象的参数分布在肯定范围内。   功率变压器在电源模块源中起着能量变换和能量传送的作用(联接旌旗灯号源与负载的中介)。一样平常的变压器模型是一个双端口网络,在大部分仿真软件中的模型如下:   开关电源模块源从分析→计算→仿真   不过由于双端口模型不利于我们的分析,我们一样平常不直接使用这种模型。(当然软件中大部分都是这么分析)这种模型忽略了漏磁电源模块感和激磁电源模块抗,必要进行改进才能得出比较正确的效果。   我们也可以将变压器与负载分开(自力的器件), 变压器则等效成为附加肯定电源模块抗的电源模块感器, 次边电源模块磁参数以肯定变换归一化到原边进行处理, 可看成一个单口网络进行等效, 从而使模型得以简化。最简单的模型如下:   开关电源模块源从分析→计算→仿真   图中各个参数为:   C:端口分布电源模块容 Rc:线圈交流电源模块阻 Rm:磁心损耗电源模块阻 Ls:线圈漏感 Lm:磁心磁化电源模块感 RL’:负载折合到原边的等效电源模块阻   重要瑕玷有两个:   1)I.c=I.m+I.lm+I.l,变压器的铜损(线圈电源模块阻损耗)与铁损(磁芯损耗)是相干的,很难成为自力的两个参量。   2)当开关通断的频率比较高时,不同绕组间的电源模块容效应已较为显明, 次边绕组的铜损折合至原边的等效阻抗已经能够显明的影响变压器的相应。   假如各位对上面的模型不太清楚,以下这张图能够比较清晰的反应变压器线圈的分布参数:   我们可以建立了一个绕组的模型,端口电源模块容也可以认为是绕组的分布电源模块容(匝间电源模块容和层间电源模块容),分布电源模块容经过叠加折算得:绕组的等效并联电源模块容C′= Ci/ ( N - 1) ( N > 1)Φm为主磁通(产生感应电源模块动势)对应磁芯磁化电源模块感Lm,Φc为漏磁通对应线圈漏感   开关电源模块源从分析→计算→仿真   第一个改进型模型:   开关电源模块源从分析→计算→仿真   Cp:端口并联等效分布电源模块容(初级线圈) Rp:端口并联等效介质损耗电源模块阻(次级线圈) Cs:初级和次级绕组间等效耦合电源模块容 Rs:初级和次级绕组间等效介质漏 Ls:线圈漏电源模块感,分为Lse和Lsm Lm:励磁电源模块感,分为Lma和Lml Rm:磁心损耗等效电源模块阻 Rcp:原边绕组的等效电源模块阻 Rce:次边绕组的等效电源模块阻 RL:折算到原边的负载等效电源模块阻   模型重要特点:   流过Rce的电源模块流I.Rce ,流过Rcp的电源模块流I.Rcp ,流过Rm的电源模块流I.Rm 相互自力, 模型使源边副边的铜损与磁芯损耗(铁损)不再相干。   不过小我认为下面这个模型更好理解一些:   开关电源模块源从分析→计算→仿真   Cps为初级和次级绕组之间的电源模块容 Lkp:初级绕的漏感 Cp:初级绕组的寄生电源模块容(分布电源模块容) Rp:初级绕组的线圈电源模块阻 Lks:次级绕的漏感 Cs:次级绕组的寄生电源模块容(分布电源模块容) Rs:次级绕组的线圈电源模块阻 Lm:变压器励磁电源模块感 Rm:磁芯损耗的电源模块阻 RL:折算到原边的负载等效电源模块阻 CL:折算到原边的负载等效电源模块容   这个模型可能好理解一些,不过我们分析的时候可以从这些模型开始参照,或者说分析的时候通过某些参数的转变来分析整个趋势。   激式电源模块源的开关过程分析    关于这个论题许多人已经给出了它们的分析,不过呢寥寥几句偶然候带给人更多的是迷惑和迷茫。参考了一些论文和分析,把我小我对这个题目的分析表述出来,可 能和设计的分析会有一些偏差,不过提出一个大家看得懂的题目总是比努力去看懂一些生涩的笔墨要好些(这里说明一点,做的分析和示意可能并不是对的)。   开关电源模块源从分析→计算→仿真   我们分析的重要题目照旧在Q1管子在关断过程中的相应,至于设计电源模块路减小这个相应的影响,方法有许多,小我以为就取值和影响合在一路做一个小专题。   在关断过程中,假如不考虑加入克制暂态过程的电源模块路,我们看到的波形将不会是理想的,如下图所示:   开关电源模块源从分析→计算→仿真   把上面的功率变压器模型改进模型2带入其中分析:   开关电源模块源从分析→计算→仿真   Mos管关断前的稳态分析:   励磁电源模块感和漏电源模块感中均储存能量,同时因为二极管的结电源模块容存在,次级电源模块容上都存在肯定的电源模块压,次级漏感中无电源模块流。   开关电源模块源从分析→计算→仿真   然后我们把Mos管关掉,看下图:   开关电源模块源从分析→计算→仿真   我们来吧上面的过程整顿一下:   1.MOS管关断后,初级电源模块流(励磁电源模块感和初级漏电源模块感和电源模块源的综合作用)给MOS输 出电源模块容充电源模块,初级电源模块容,初次级之间电源模块容,次级电源模块容,次级二极管电源模块容,负载电源模块容则开始放电源模块(你可以如许理解,由于压差小了,电源模块容放电源模块,也可以理解为反向充 电源模块),Mos管DS端电源模块压是上升的(这里可以认为是上面所涉及的分布参数之间的谐振,这个电源模块路的Q之很小的),此时的电源模块压可以认为是线性上升的。细致此时的次级的二极管是没有导通的,由于DS端电源模块压比较小。   2.当DS端电源模块压上升,次级的电源模块压达到输出电源模块压(这是客观存在的,由于我们要保证输出电源模块压的稳固)+整流管的电源模块压后,假如没有次级漏感,次级回路就导通了,因此DS端电源模块压会继承上升,当战胜了次级漏感的影响后,次级电源模块流开始上升,在这个时候励磁电源模块感的能量因为有更小的阻抗通路,从初级来看,初级电源模块流会减小。   开关电源模块源从分析→计算→仿真   3.这个时候起决定性作用的就变成了初级漏感,它不能耦合到次级上没有小的阻抗通路,因此初级漏电源模块感就和Mos管输出电源模块容之间和初级电源模块容之间谐振,电源模块压形成几个震动(假如没有吸取和clamped电源模块路这个过程会持续很久)。   初级漏感电源模块流是初级电源模块流的一部分,因此伴随着初级漏感电源模块流的降落的是次级电源模块流的上升,假如没有clamped电源模块路,电源模块流的降落会特别很是快,假如加入clamped电源模块路等于把这个过程拉长,电源模块压应力也就减小了。   开关电源模块源从分析→计算→仿真   反激DCM模式RCD参数计算    开关电源模块源从分析→计算→仿真   首先我们将关心的因素缩小,把重要考虑的元素分为Mos管的等效输出电源模块容Coss,变压器励磁电源模块感Lm,变压器的初级漏感Lkp作为考虑对象。   开关电源模块源从分析→计算→仿真   如图所示,假如不加RCD钳位,电源模块路在DCM模式下,电源模块路可能发生两次振荡,第一次重要是初级漏感Lkp和Coss的电源模块容引起的,第二次重要是在电源模块路能量耗尽后,励磁电源模块感和Coss电源模块容振荡引起的这里必要增补一下,在仿真的时候,已经观察到了这个显明的征象了。 下面开始我们的计算:   开关电源模块源从分析→计算→仿真   计算过程,把Flyback的计算过程带入其中:   开关电源模块源从分析→计算→仿真   找了好些文档都是这么计算的,不过我发现几个题目   1.消费的能量不仅仅是漏感的,也包括励磁电源模块感的能量   2.在钳位过程中,电源模块压是转变的,并不存在彻底钳位在V.c_mx的情况发生   因此我们必要修改模型   RCD吸取电源模块路的影响和设计方法(定性分析)    介绍RCD电源模块路的影响。   开关电源模块源从分析→计算→仿真   先分析过程:   开关电源模块源从分析→计算→仿真   对应电源模块路模型:   开关电源模块源从分析→计算→仿真   我们可以定性的分析一下电源模块路参数的选择对电源模块路的暂态相应的影响:   1.RCD电源模块容C偏大   电源模块容端电源模块压上升很慢,因此导致mos 管电源模块压上升较慢,导致mos管关断至次级导通的间隔时间过长,变压器能量传递过程较慢,相称一部分初级励磁电源模块感能量消费在RC电源模块路上 。   波形分析为:   开关电源模块源从分析→计算→仿真   2.RCD电源模块容C分外大(导致电源模块压无法上升至次级反射电源模块压)   电源模块容电源模块压很小,电源模块压峰值小于次级的反射电源模块压,因此次级不能导通,导致初级能量悉数消费在RCD电源模块路中的电源模块阻上,因此次级电源模块压降落后达成新的平衡,理论计算无效了,输出电源模块压降低。   开关电源模块源从分析→计算→仿真   3.RCD电源模块阻电源模块容乘积R×C偏小   电源模块压上冲后,电源模块容上储存的能量很小,因此电源模块压很快降落至次级反射电源模块压,电源模块阻将消费初级励磁电源模块感能量,直至mos管开通后百度优化公司,电源模块阻才缓慢释放电源模块容能量,因为RC较小,因此可能出现震动,就像没有加RCD电源模块路一样。   开关电源模块源从分析→计算→仿真   4.RCD电源模块阻电源模块容乘积R×C合理,C偏小   假如参数选择合理,mos管开通前,电源模块容上的电源模块压接近次级反射电源模块压,此时电源模块容能量泄放完毕,瑕玷是此时电源模块压尖峰比较高河南人事考试网首页,电源模块容和mos管应力都很大   开关电源模块源从分析→计算→仿真   5.RCD电源模块阻电源模块容乘积R×C合理,R,C都合适   在上面的情况下,加大电源模块容,可以降低电源模块压峰值,调节电源模块阻后,使mos管开通之前,电源模块容始终在释放能量,与上面的最大不同,照旧在于让电源模块容始终存有肯定的能量。   开关电源模块源从分析→计算→仿真   以上均为定性分析,现实计算照旧单独探究后整顿,必要做仿真验证。   反激开关过程和RCD电源模块路的影响(仿真效果)    下面做了一些仿真北京发光字制作,果然和上面的文章分析的相互印证   先看看无RCD电源模块路的情况:   开关电源模块源从分析→计算→仿真   CCM的电源模块路:   Duty cylce=0.75   开关电源模块源从分析→计算→仿真   DCM的电源模块路:   Duty cylce=0.25   开关电源模块源从分析→计算→仿真   CCM补偿RCD电源模块路后电源模块压和电源模块流波形   1) C较大   开关电源模块源从分析→计算→仿真   2) RC过小   开关电源模块源从分析→计算→仿真   3) RC合适   开关电源模块源从分析→计算→仿真   DCM补偿RCD电源模块路后电源模块压和电源模块流波形   1) C过大(R=20,C=50nF)   开关电源模块源从分析→计算→仿真   从图上看,对输出影响确实很大。   2) RC过小   开关电源模块源从分析→计算→仿真   3) RC合适,C略小   开关电源模块源从分析→计算→仿真   4)RC合适,C略大   开关电源模块源从分析→计算→仿真      

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