反激式变换器环路分析与建模.doc

反激式变换器环路分析与建模 反激式变换器环路分析与建模 全文共1页，当前为第1页。类别内容 反激式变换器环路分析与建模 全文共1页，当前为第1页。 类别 内容 关键词 反激，环路建模 摘 要 本文采用基于传递函数的经典控制理论，介绍了反激式变换器的功率级和补偿网络分别在CCM模式和DCM模式下的小信号模型，并基于NCP1200及NCP1015构建反激式变换器，在Matlab环境下验证所建数学模型的合理性。 广州周立功单片机发展有限公司 反激式变换器环路分析与建模 Technical Note 安森美半导体应用系列 技术笔记 A V1.00 Date: 2012 反激式变换器环路分析与建模 全文共2页，当前为第2页。修订历史 反激式变换器环路分析与建模 全文共2页，当前为第2页。 版本 日期 修订人 原因 V1.00 20 胡长远 创建文档 PAGE 1 目 录 TOC \o "1-3" \h \z \u 第1章 反激式变换器环路分析与建模 1 1.1 概述 1 1.2 基础概念 1 1.2.1 与环路分析相关的几个概念 1 1.2.2 性能优良的开关电源的设计目标 3 1.3 传递函数的建立 4 1.3.1 补偿网络传函（Hs） 4 1.3.2 功率级传函（Gs） 6 1.4 Matlab分析 7 1.5 总结 9 反激式变换器环路分析与建模 全文共3页，当前为第3页。 反激式变换器环路分析与建模 全文共3页，当前为第3页。 反激式变换器环路分析与建模 技术笔记 安森美半导体应用系列 PAGE 4 反激式变换器环路分析与建模 概述 在反激式开关电源的设计中，对于缺乏设计经验的工程人员，闭环回路相关参数的调试将会耗去大量的时间和精力。最让开发人员困惑的是，当自己设计的开关电源表现不佳（比如噪声过大、空载震荡、开机过冲太大等）时，不知道该调整电路中的哪些参数来得到想要的性能。 众所周知，开关电源是一个典型的闭环控制系统，而且是一个高度非线性时变系统。一般而言，涉及到非线性的系统需要通过现代控制理论的方法去研究，不过，基于矩阵变换的现代控制理论虽然模型精确但建模极为复杂，这一点令开关电源的开发人员望而却步。在实际工程应用中，非线性系统可以近似线性化处理（相关理论可参考胡寿松版《自动控制原理》第二章内容），从而在保证合理性的情况下，降低研究问题的难度。因此，采用基于传递函数经典控制理论被广泛应用于实际工程分析中，当然，本文讨论的反激式变换器的建模问题，果断地采用了这种方法。 本文尝试对应用比较广泛的反激式变换器进行建模分析，包括功率级和补偿网络两部分，并在Matlab环境下编写m文件，利用Bode图分析其开环传递函数的幅频特性曲线和相频特性曲线，以及动态响应特性。在此基础上，采用了许庆柱工程师设计的NCP1200反激式模块（工作在CCM模式）和我本人调试的NCP1015电源模块（工作在DCM模式）对建立的模型的合理性进行了验证，证明可行。 值得一提的是，利用经典控制理论建立的模型是一个理想的线性模型，不可能精确的描述开关电源系统的精确模型。然而，对开关电源的环路进行分析的目的，不是为了获得其在数学上的精准描述，而是为了研究影响环路特性的关键参数改变时，会对系统造成什么样的影响，如本文开头描述的那样，从而可以知道调整哪些参数可以得到想要的性能。调电路固然重要，但调电路的方向更重要。 基础概念 与环路分析相关的几个概念 在开始本文的介绍之前，有几个概念性的东西需要理解。 反激式开关电源的系统框图： 在这里，以峰值电流模式电源管理芯片NCP1015应用为例（其它大同小异），将反激式变换器的功能模块进行一个划分，以方便下文的数学建模。 我们将峰值电流模式控制的反激式变换器系统分为两大块，如 REF _Ref335902116 \h 图 1.1所示，蓝色线框部分从芯片的FB脚到变换器的输出，其中内部包含有一个电流环，这一部分称为功率级；红色线框部分从输出经TL431到光耦输出，这部分称为反馈补偿网络。 反激式变换器环路分析与建模 全文共4页，当前为第4页。抽象出来它的数学模型，我们可以将反激式变换器的框图绘制出来，如 REF _Ref335902627 \h 图 1.2所示。 反激式变换器环路分析与建模 全文共4页，当前为第4页。 图 STYLEREF 1 \s 1. SEQ 图 \* ARABIC \s 1 1 基于NCP1015的反激式变换器 图 STYLEREF 1 \s 1. SEQ 图 \* ARABIC \s 1