反激电路的参数设计,基于TI-UC3843芯片,Simplis仿真验证

news2024/11/16 4:26:50

    采用TI官方提供的UC3843芯片手册给的DEMO图,通过MATHCAD计算参数得出环路补偿的各项参数,最后使用simplis进行仿真验证,一起进行学习吧。

UCx84x 电流模式 PWM 控制器 datasheet (Rev. G) (semiee.com)

    UCx84x 系列控制集成电路提供了实现离线式或直流/直流固定频率电流模式控制方案所需的特性。内部实现的电路包括欠压锁定(UVLO),其特点是启动电流小于1mA,且精密基准用于调整误差放大器的准确性,其他内部电路包括用于确保锁存操作的逻辑,提供电流限制控制的脉宽调制(PWM)比较器以及用于拉取或灌入高峰值电流的图腾柱输出级。当处于关闭状态时,适合用于驱动N沟道MOSFET的输出级为低电平

   UCx842 和 UCx843 的 OUTPUT(输出)栅极驱动器的频率 fSW 等于 fOSC;在高达 50% 的占空比下,UCx844 和 UCx845 的频率等于 fOSC 频率的一半。fOSC振荡器的频率

UC3843数据手册提供的典型设计图

性能要求

离线通用输入连续电流模式 (CCM) 反激式转换器的步骤

在Mathcad中根据用户手册提供的设计案列进行验算设计

1.初始化参数

2. 确定输入电容Cbulk

3.确定匝比和最大占空比

4.初级电感感量

5.原边mosfet以及副边二极管的电流参数

6.输出电容

7.电流采样电阻,振荡器网络电阻电容,启动电路

8.环路设计

闭环状态下的波特图,Mathcad计算得到

具体详细的计算参数,大家可以参考TI官方提供的数据手册

UCx84x 电流模式 PWM 控制器 datasheet (Rev. G) (semiee.com)

仿真

在simplis中搭建仿真电路

暂态仿真

工作在CCM的开关模式下

    栅极驱动高电平,MOSFET打开,电流ID线性上升,VDS为零,实际应用中由于MOSFET中寄生电阻RDS的存在,VDS不会为零。栅极驱动低电平,MOSFET关断,关断瞬间,由于漏感的存在,会产生一个漏感电压尖峰,除此之外,变压器绕组之间会有分布电容的存在,以及MOSFET漏源极之间存在寄生电容,所以实际开关瞬间,电流波形也会发生震荡尖峰。CCM模式下,电流不会降到零,是一个梯形的形式,如仿真图中所示。

POP分析

POP分析是在暂态分析的基础之上,寻找稳定工作的周期性工作点,在进行

POP分析时应该注意需要在周期性工作点的地方放置POP触发器,我们选择在栅极驱动的地方进行放置,需要注意的是,触发电压应该要达到设定值(2.5V,可以设置),

另外POP分析的最大周期应该高于电路的周期性工作点时间的两倍左右,设置值不对,会发生仿真错误。

AC分析

AC分析可以帮助我们对系统的稳定性进行判定,通过仿真的增益图以及相位图可以帮助我们了解系统的稳定性。

对环路设计不是很理解,所以只能根据TI官方的数据手册进行仿真,好在成功运行,与大家一起学习。

反激电源的优缺点

优点:1、电路简单,成本低,可靠性高。2、输入电压在很大的范围内波动时,仍能稳定输出,无需输入电压切换而达到稳定输出的要求。3、转换效率较高,损耗小。4、容易实现多路输出

缺点:1、输出电压纹波较大,负载调整精度不高,输出功率受限制,通常应用于150W以下。2、工作在CCM模式下,有较大的直流分量,易导致变压器磁芯饱和,从而加大了变压器的体积。3、当变换器工作在CCM/DCM两种不同状态下,变压器设计和环路补偿设计较困难。

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