峰值电流控制FAC变换器小信号建模与分析.pdf

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1、第45卷第6期电力电子技术Vo1．45．No．62011年6月PowerElectronicsJune2011峰值电流控制FAC变换器小信号建模与分析薛飞，丁泳鑫，龚春英(南京航空航天大学，江苏南京210016)摘要：有源箝位正激(FAC)拓扑在中小功率DC／DC模块电源中具有广泛的应用，其中的Boost型FAC由于辅助开关管驱动无需隔离。因此更为简单町靠，易于实现。根据状态空间平均法对峰值电流控制的Boost型FAC变换器建立了交流小信号模型，得到电路的交流小信号状态方程及等效电路图，并由此推导出电路的开环传递函数。通过将电流内环等效变换，得到全系统的开环传递函数。使用Matlab绘制了

2、全系统开环传递函数的幅频和相频特性曲线，由此给出了补偿网络的设计方法和具体参数。最后根据理论分析制作了～台12V／50W的实验样机，实验结果豇E明了理论分析的正确性。关键词：变换器；峰值电流控制；有源箝位正激：小信号建模中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：1000一lOOX(2011)06—0032—03SmallSignalModelingandExperimentalAnalysisofPeakCurrentModeControlledBoostTypeFACXUEFei，DINGYong—xin，GONGChun—ying(NanjingUniversityofAeronau

3、tws＆Astronautics，Nanjing210016，China)Abstract：Activeclampforward(FAC)converteriswidelyusedinsmallandmediumsizedpowerDC／DCmoduleconverters．Especially，theBoosttypeFACissimpler，saferandeasiertoberealized，becausetheauxiliaryswitchdosenotneedanisolatedgatedrivesigna1．AsmallsignalmodelofBoosttypeFACconv

4、e~erisbuiltbystate—spaceaveragingapproach，andanACsmall—signalstateequationandanequivalentcircuitareobtained．Therefore，theopen—looptransferfunctionsoftheentirecircuitarepresented．Thentheamplitude—frequencycurveandphase一~equencyeurveateplonedbyaMatlabsimulation，basedonwhichthefeedbacklopcompensation

5、designisgiven．Atlast，ae—cordingtothetheoreticalanalysisabove，a12V／50Wcircuitprototypeisbuilt，andthetheoreticalanalysisisverifiedbytheexperimentalresults．Keywords：eonve~er；peakcurrentcontrol；activeclampforward；smallsignalmodell引言300kHz、基于UCC2897的FAC变换器进行了实验验证，验证了理论分析的正确性。国际电力电子学界普遍认为．电源的标准化、模块化将是电力

6、电子技术应用领域未来的发展方2主电路交流小信号建模向【I】。在模块电源的主力军DC／DC模块电源中．FACBoost型FAC又称低边箝位或下箝位式FAC．拓扑因具有变压器双向磁化、易于实现同步整流相对于高边箝位式(即Buck．Boost型或上箝位式)等优点，在市场上占主要份额。近几年，又开发出FAC，其辅助开关管的驱动无需隔离，因此更为简专门应用于FAC拓扑的基于峰值电流控制模式单，在实际中得到广泛应用。图i示出变压器次级的芯片UCC2897，将有源筘位的PWM控制做到为同步整流结构的Boost型FAC电路完美。因此，有关Boost型FAC峰值电流控制方面的建模和分析十分必要。在此主要研究

7、了峰值电流控制的Boost型FAC变换器的小信号建模与补偿网络设计，然后对l8—36V输入、12V／50W输出、工作频率为图1Boost型FAC主电路拓扑在[O-dTs]阶段(d为主开关管占空比)，主开关定稿日期：2010—12—06作者简介：薛飞(1986一)，男，安徽淮南人，硕士研究生，管VS导通，辅助开关管Vs关断，变压器次级同研究方向为电力电子变换技术、航空电源。步整流管Vs导通．电源能量通过变压器传递到32峰值