反激电路功率级模型的研究

　　1.引言

　　随着电子技术的快速发展，开关电源的应用越来越广泛，正向集成化、智能化、绿色化的方向快速发展。在当前的隔离型开关变换器中，反激式开关电源只有一个变压器以及开关器件，具有结构简单、体积小巧等优势，被广泛应用于邮电通信、航空航天、仪器仪表、家用电器等各种领域。由于反激式开关电源的应用的日益广泛化，对电源的精确度以及稳定度等方面提出了更高的要求。因此，对反激式开关电源的控制系统也提出了更高的要求，这就需要对反激式开关电源的电路模型进行进一步的研究，使反激电路控制系统能够设计更加合理。本文将基于一种由UC3843 芯片控制的单端反激电路，与现有的五种反激电路功率级模型进行对比验证，确认一种适合本文设计的单端反激电路的功率级数学模型。

　　2.反激电路系统模型

　　2.1 反激电路结构

　　反激变换器通常由集成TOP-Switch 电源芯片或者由UC3843 电流控制型芯片和功率MOSFET 构成。图1 所示是，一种由UC3843 芯片控制的单端反激电路，本文将针对该电路对五种反激电路功率级数学模型进行验证分析。

　　单端反激功率变换器是在电气隔离的Buck-Boost功率变换器的基础上演变而来的，所以单端反激功率变换器的模型与Buck-Boost 功率变换器的模型是相同的。因此，可以结合Buck-Boost 电路的功率级数学模型，总结出五种反激电路功率级P A 数学模型。

　　再利用Matlab 对五种电路数学模型进行计算，分别得到时域下输出的阶跃响应，如图7~图11 所示。

　　现在将Matlab 计算的五种电路模型时域输出曲线、Psim 仿真输出波形以及单端反激实验平台的输出波形读取时域参数，时域参数指标总结如表1 所示。其中，由于模型3 的时域输出特性呈发散状态，故表中未列出模型3 的相关参数指标

　　由于模型3 的时域输出特性呈发散状态，一定不是合适的模型。再由表1 所示的各种时域指标，可以看到，模型1、模型2、模型4 的时域指标与实验及仿真得到的时域指标相差甚远，同样不适合文中单端反激电路系统的输出特性;模型5 的超调量σ%、稳态值h(∞)、上升时间tr、峰值时间tp、调节时间ts 等时域特性，与试验及仿真所得时域参数指标基本吻合。又考虑到，实验电路中存在的器件误差，以及仿真中存在的计算误差等影响，我们可以得出结论，模型5 就是本文中单端反激电路的最合适的模型。

　　4.总结

　　通过以上三种方式得到的时域输出，经过对比分析，可以得出结论模型5 就是本文中单端反激电路的最合适的功率级数学模型。

　　参考文献

　　[1] 张卫平. 开关变换器的建模与控制. 北京: 中国电力出版社, 2005.

　　[2] 张占松,蔡宣三. 开关电源的原理与设计[M]. 北京:电子工业出版社, 2004.

　　[3] 徐德鸿,沈旭,杨成林 等译. 开关电源设计指南(第二版).机械工业出版社, 2004.

　　作者简介：

　　张卫平(1957-)，男，博士，教授，博士生导师，研究方向为电力电子技术、MH 灯电子镇流器等。

　　姜志亮(1987-)，男，硕士研究生，研究方向为宽压高效范围DC/DC 模块电源。