单端反激变换器建模应用仿真

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1、-单端反激变换器的建模及应用仿真摘要：本课程设计的目的是对直—直变换电路中常用的带隔离的Flyback电路（反激电路）进行电路分析、建模并利用Matlab/Simulink软件进行仿真。首先是理解分析电路原理，以元件初值为起点，用simulink软件画出电路的模型、并且对电路进行仿真，得出仿真波形。在仿真过程中逐步修正参数值，使得仿真波形合乎要求，并进行电流连续、断续模式与电路带载特性的分析。关键词：单端反激变换器Matlab/Simulink建模与仿真一、反激变换器的特点1、反激变换器的适用范围由于不需要接输出滤波电感，使得反激变换器的成本较低、体积较小，所以这种拓扑在输出功率

2、为5－150W的电源中广泛应用。适用于高电压、低功率场合。主要应用于小型仪器、仪表，家用电器等电源，自动化设备中的控制电源。除了功率以外，一般在选择用反激拓扑时还应考虑以下限制：若输出电流很大，且输出电压纹波要求较高时不适宜用反激拓扑，因为输出滤波电容将会很难选择；若输出多于三组或四组时，最好不要用反激拓扑，因为次级能量输出时是按漏感的大小来进行分配的，如果绕组间漏感不匹配，就会影响到输出调整率，没有直接取反馈的那路的电压容易随负载变化而剧烈变化。2、反激拓扑的优缺点反激拓扑电路比较简单，反激变压器既充当变压器，又充当电感，因此不用像正激拓扑那样需要一个大的储能滤波电感，以及一个

3、续流二极管。所以反激拓扑的体积要比正激拓扑的体积小，且成本也要低。不需要加磁复位绕组。反激拓扑要求调控占空比的误差信号幅度要比较低。反激的缺点也很明显。电压和电流的输出特性要比正激拓扑的差(输出电流纹波较大)。由于反激拓扑变压器的铁芯一般需要留一定的气隙，反激拓扑变压器初级和次级线圈的漏感都比较大，开关电源变压器的工作效率低，只适合小功率开关电源(5-150W)。二、反激变换器的基本工作原理1.基本工作原理（1）当开关管导通时，变压器原边电感电流开始上升，此时由于次级同名端的关系，输出二极管VD截止，变压器储存能量，负载由输出电容C提供能量，拓扑电路如下图。.---图2-1开关管

4、导通时原理图为防止负载电流较大时磁心饱和，反激变换器的变压器磁心要加气隙，降低了磁心的导磁率，这种变压器的设计是比较复杂的。（2）当开关管截止时，变压器原边电感感应电压反向，此时输出二极管导通，变压器中的能量经由输出二极管向负载供电，同时对电容充电，补充刚刚损失的能量，原理图如下图。图2-2开关管截止时原理图在开关管关断时，反激变换器的变压器储能向负载释放，磁心自然复位，因此反激变换器无需另加磁复位措施。磁心自然复位的条件是：开关导通和关断时间期间，变压器一次绕组所承受电压的伏秒乘积相等。2、DCM(discontinuouscurrentmode)&CCM(continuous

5、currentmode).---根据次级电流是否有降到零，反激可以分为DCM(副边电流断续模式）和CCM（副边电力连续模式）两种工作模式。两种模式有其各自的特点。下面两种工作模式时的波形。图2-3反激变换器工作在CCM下的各个波形图2-4反激变换器工作在DCM下的各个波形两种工作模式有完全不同的工作特性和应用场合。以下是这两种工作模式的优缺点比较。Ug为PWM脉冲信号、UT为开关管承受电压、IL1与IL2原副边电流、UL2副边电压。DCM的初级电流、次级电流可达CCM的两三倍，要求更大电流的开关管、输出二极管以及耐高纹波的输出滤波电容。大的峰值电流会造成严重的RFI问题。反激电路

6、中变压器磁芯的磁通密度取决于绕组中电流的大小。在最大磁通密度相同的条件下，CCM下的磁通密度的变化范围要比DCM小，由Vi＝N*△B*Ae/DT可知，CCM相对而言需要较多的匝数或是较大的磁芯。磁芯的利用率较低。CCM下输出二极管在截止时，由于二极管反向恢复电流的影响，会有较大的开关损耗，需要反向恢复时间短的二极管。而在DCM下，二极管在截止前已经没有电流通过了，PN结中的存储电荷已经自己完成了复合，所以不存在反向恢复的问题。.---三、反激电路的建模与仿真打开matlab/simulink，按照与原理图依次选取各个电子元件，然后画出仿真电路如下图3-1.图3-1反激电路仿真原理

7、图Simulink仿真模型图中电压源为100V直流电压。PulseGenerator为PWM脉冲发生器，用于驱动IGBT，调节其占空比就可以控制输出电压的大小。Diode为电力二极管，单向导通，阻止电流反向流动；电路的开关器件为IGBT，R为电阻、C为输出电容。Scope用于显示PWM脉冲信号、IGBT开关电流Is和开关管电压Us、副边电流Iw2、负载电流I0、负载电压U0。算法选择ode15s，stoptime选择0.005秒。图中有几个比较重要的元件的参数需要设定。元件参数如