电流模式控制正激变换器的建模及设计.pdf

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1、第47卷第8期电力电子技术Vo1．47，No．82013年8月PowerElectronicsAugust2013电流模式控制正激变换器的建模及设计赵涛1,2，刘汉忠，张永号，沈亚斌(1．南京工程学院，自动化学院，江苏南京211167；2．南京工程学院，先进数控技术江苏省高校重点建设实验室，江苏南京211167)摘要：为优化设计DC／DC变换器控制环路，以提高系统的稳定性和瞬态响应，对DC／DC变换器小信号模型进行研究，给出基于脉宽调制(PWM)控制芯片UC3843的单端正激变换器设计实例和电路分析。建立了电流模式控制(CMC)

2、的单端正激变换器小信号模型，在此基础上推导出正激变换器的系统传递函数。分析了UC3843斜坡补偿原理，给出了采用TL431和光耦构成的反馈补偿网络数学模型。仿真和实验结果表明模型的正确性。所设计的电路具有输入电压变化范围宽、动态响应快、电压调整率和负载调整率高的特点。关键词：变换器；电流模式控制；小信号模型；斜坡补偿中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：1000—100X(2013)08—0o04—03DesignandModelingofCurrent-modeControlForwardConverterZHAOTao

3、--，LIUHan-zhong，ZHANGYong—hao，SHENYa—bin(1．NanjingInstituteofTechnology，Nanjing211167，Ch／na)Abstract：InordertooptimizethedesignofcompensationnetworkforDC／DCconvertertoelevatethestabilityanddynamicresponseofswitch—modepowersupplies，thesmallsignalmodelofDC／DCconve~eris

4、studied．Thedesignexampleandanalysisofaforwardconve~erbasedonpulsewidthmodulation(PWM)controlchipUC3843ispresented．Thesmallsignalmodelofaforwardconve~erusedcurrent—modecontrol(CMC)isintroduced，thesystemtransferfun-ctionsofconverterarededucedbasedonit．Theoperationtheor

5、yofslope—compensationforUC3843isanalyzed，mathe—maticmodelof~edbackcompensationnetworkscomprisedbyTIA31shuntregulatorandoptocouplerisdiscussed．Theresultsoftheanalysisaresimulatedandverifiedthroughexperiment，thedesignedforwardconve~erhasawideinputvoltagerange，fastfrequ

6、encyresponsespeed，highvoltageandloadregulationrates，stableoutputvoltage．Keywords：converter；current—modecontrol；smallsignalmodel；slope-compensationFoundationProject：SupposedbyInnovationFundofNanjingInstituteofTechnology(No．CKJB201209)；YouthFundofNanjingInstituteofTech

7、nology(No．QKJA2011005)l引言现象[31，该问题可通过优化补偿网络和斜坡补偿来避免。基于上述背景，在此对CMC的单端正激变DC／DC变换器广泛应用于各种开关电源、可换器小信号模型进行研究，通过分析控制环路幅再生能源利用等领域，它由开关和无源器件组成频和相频特性，设计并优化反馈补偿网络。一个整体，本质上是一个非线性时变系统。要对DC／DC变换器进行建模研究，需先对变换器非线2CMC单端正激变换器小信号模型性部分(如开关电路)进行线性化处理。通常可通2．1单端正激变换器电路组成过小信号模型描述DC／DC变换器工作

8、状态[1-21。图1为以UC3843为核心的单端正激变换器相对于电压控制模式．DC／DC变换器采用电路原理框图。电路不包括输入滤波电路、磁芯复CMC，具有容易补偿、抗输入噪声、过流保护能力位绕组及缓冲电路、启动电路等辅助电路。UC3843强等优点，因此已成为开关