基于峰值电流控制的反激变换器的建模与设计
电力电子系统建模与控制DC-DC变换器电流峰值控制及其建模精选课件
第5章 DC-DC变换器电流峰值控制及其建模
1. 稳定性问题
以Buck电路为例，电流峰值控制结构图如图5.1所示。 稳态时电感电流连续时的波形如图5.2所示，其中m1和 -m2分别是开关管ON和OFF期间电流波形的斜率。
在开关管导通期间，电感电流线性增长，在t=αT时刻， 电感电流达到最大值（即电流指令iC）。则有
D2T v~g
(1 2D)T v~ )
MaT
2L
2L
写成一般形式如下式所示，对应的控制系统结构图见
图5.6，其中电压环为内环，电压环的给定是
~
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，电压环的反馈是 Fgv~g
Fvv~
，电流环的给定是
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，电流环的反馈是
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第5章 DC-DC变换器电流峰值控制及其建模
第5章 DC-DC变换器电流峰值控制及其建模
5.1 电流峰值控制概念 5.2 电流峰值小信号模型 5.3 改进的电流控制模型
第5章 DC-DC变换器电流峰值控制及其建模
5.1 电流峰值控制概念
在DC/DC变换电路中，一般控制功率开关管占空比的 信号是由调制信号与锯齿波载波信号比较后获得的，而电 流峰值控制（CPM）中，是用功率开关管电流波形或电感 电流波形代替锯齿波调制信号，以获得所需的PWM控制信 号。
在高频段 Tv(s) / Zo(s) 可近似为一阶环节，即
Tv(s) / Zo(s) 1 M2
s MaTD
则穿越频率 c M2 ，低频时 || Tv(s) / Zo(s) ||1 ，则
峰值电流控制的单相BOOST-PFC变换器工作原理分析
滨江学院学年论文题目峰值电流控制的单相BOOST PFC变换器工作原理分析院系滨江学院^专业电气工程与自动化学生姓名徐小松学号061指导教师毛鹏职称讲师二Ｏ一一年二月十八日{峰值电流控制的单相BOOST PFC变换器工作原理分析徐小松南京信息工程大学滨江学院电气工程与自动化，南京210044摘要：传统的电压型控制是一种单环控制系统，是一种有条件的稳定系统。
因而出现了双环控制系统即电流型控制系统。
从原理、应用方面系统地论述了单相PFC变换器中电流型控制的发展，阐述了各种控制方法的优缺点。
峰值和平均电流型控制是单相PFC中应用最频繁的两种电流控制方法。
因而对这两种方法的讨论得出一些结论。
…关键词：BOOST变换器，功率因数PFC，峰值电流控制，平均电流控制1 引言峰值电流模式控制简称电流模式控制。
它的概念在60年代后期来源于具有原边电流保护功能的单端自激式反激开关电源。
在70年代后期才从学术上作深入地建模研究。
直至80年代初期，第一批电流模式控制PWM集成电路（UC3842、UC3846）的出现使得电流模式控制迅速推广应用，主要用于单端及推挽电路。
近年来，由于大占空比时所必需的同步不失真斜坡补偿技术实现上的难度及抗噪声性能差，电流模式控制面临着改善性能后的电压模式控制的挑战。
误差电压信号送至PWM比较器后，并不是象电压模式那样与振荡电路产生的固定三角波状电压斜坡比较，而是与一个变化的其峰值代表输出电感电流峰值的三角状波形或梯形尖角状合成波形信号UΣ比较，然后得到PWM脉冲关断时刻。
因此(峰值)电流模式控制不是用电压误差信号直接控制PWM脉冲宽度，而是直接控制峰值输出侧的电感电流大小，然后间接地控制P WM脉冲宽度。
2Boost变换器及其工作原理|工程中常用的升压（Boost）变换器的原理图如图1所示[5][6]，其中Vi为输入直流电源，Q为功率开关管，在外部脉冲信号的激励下工作于开关状态，Q导通，输入电流流经电感L和开关管Q，电感L储能；开关管Q 截止时，二极管D 导通，直流电源Vi 和电感L 同时向负载R 供电，输入电流经电感L 、二极管D 流向负载R ，同时给电容C 充电，电感L 释放能量，在理 想情况下，该电路输出电压：()i out v dv -=11ViLR Vout图1 BOOST 变换器式中D 为Boost 变换器的占空比，因为占空比D<1，所以V （out ）>Vi ，故称升压式换器。
基于峰值电流控制的反激变换器的建模与设计
基于峰值电流控制的反激变换器的建模与设计反激变换器是一种常用的开关电源电路，应用广泛，供应系统电力负载。
与传统的直流-直流变换器相比，反激变换器具有一些优点，比如高转换效率，高电压转换比等等。
对于反激变换器的建模与设计，峰值电流控制是一种常见的方法，下面介绍具体步骤。
反激变换器的结构一般包括输入直流与谐振电容的串联，幺变压器，输出直流电流检测电感器，输出电感和输出滤波电容以及开关管组成。
在典型的反激变换器中，输人电压Ug经过谐振电容存储能量，然后经过开关管（一般为MOSFET）通过幺变压器产生一个瞬态高压脉冲。
该脉冲被送到输出端，经过输出电感和滤波电容后变成稳定的直流输出电压Uo。
反激变换器的运行原理是通过开关管的开关动作实现。
开关管在开启状态下，Ug通过其导通，将电能储存到谐振电容Cres上，然后通过闭合开关，将谐振电容Cres的能量释放到幺变压器上，产生一个脉冲电压，并将其通过输出滤波电容Cout释放到输出端，形成稳定的电压输出。
然后开关管再次断开，回到等待状态，以反复周而复始。
为了建立反激变换器的控制模型，我们需要确定转换过程中的一些参数，例如输入电压Ug、输出电压Uo、电感L和电容C等等。
在设计反激变换器时，一些主要任务包括电压转换比、输出电压纹波、谐振电容的选择以及开关和电感时序的选择等等。
峰值电流控制方法可以帮助我们实现了对反激变换器的控制，并且其原理和步骤也简单易懂。
首先，确定开关管的控制信号：当Uc>Us时，开关K1关闭，Uc通过电阻R1放电；当Uc<Ud时，开关K1-close，Uc开始充电。
其次，计算反激电流：当开关K1关闭时，谐振电容通过幺变压器将能量传递到电感L1中，产生的反激电流可表示为Ir=L1(du/dt)。
在峰值电流控制中，我们需要根据Ir的峰值确定开关管的导通时间。
通过选择合适的控制电路可以实现定时控制和逻辑控制，从而保证反激电流的峰值始终保持在合适的范围内，同时也保证了输出电压的稳定。
基于峰值电流控制的反激变换辅助电源设计
应用 领域 中考 虑的重要 方 面 。单 端反 激式 变换 电路 由 于其 小体积 、 重量 、 效 率 、 轻 高 线路 简 单 可 靠 而 成 为 目 前大 功率 高频 开关 电源 中辅 助 电源 的首选 。
开关 电源 通 常 分 为 电压 控 制 型 和 电 流 控 制 型 两 种 。其 中 ， 电压 控制型 为单 闭环 电压控 制 ， 系统 响应较 慢 ， 达 到较 高 的线 性 调 整率 精 度 。 电流 控 制 型 为 电 难 压 电流双 闭环控 制 系统 ， 容 易不 受 约 束 得 到大 的开 较
２ Ｄｅ ｔ ｏ ｅ ｔｉａ ｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｈａ ｂ ｎ Ｉ ｓ ｉｕ ｅ ｏ ｃ ｎ ｌ ｇ ， ｒ ｉ ５ ０ １ Ｃｈ ｎ ） ． ｐ ． ｆＥｌ ｃ ｒ ｌＥ ｇ ｎ ｅ ｉ ， ｒ ｉ ｎ ｔｔ ｔ ｆＴｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｈａ ｂ ｎ １ ０ ０ ， ｉ ａ ｃ ｎ Ａｂ ｔ ａ ｔ ｔｐ ｅ ｅ ｔ ｉ ｇ ｅ ｅ ｄ ｆ ｂ ｃ ｏ ｖ ｒ ｅ ｔ ＷＯ ｏ ｔ ｕ ｓ ｂ ｓ ｄ ｏ ｓ ｒ ｃ ：Ｉ ｒ ｓ ｎ ｓａ ｓｎ ｌ－ ｎ ｌ ａ ｋ ｃ ｎ ｅ ｔ ｒｗｉ ｔ ｕ ｐ ｔ ａ ｅ ｎ ＵＣ３ ４ ． ｅ ｃ ｒ ｕ ｔｕ ｅ ｅ ｋ ｃ ｒ ｅ ｔ ｙ ｈ ８ ４ Ｔｈ ｉｃ ｉ ｓ ｓｐ ａ ｕ ｒ ｎ ｃ ｎ ｏ ｉ ｇ ｍｅ ｈ ｄ，ｏ ｅ ｈ ｒｗｉ ｎ ｅ － ｏ ｔ ｇ ｒ ｔｃ ｉ ｎ Ｔｈ ｓ ｋ ｎ ｆｐ ｗｅ ｕ ｐ ｙ ｃ ｎ ｂ ｓ ｄ ｉ ＧＢＴ ｒ ｅ ａ ｄ ａ ｈ ｅ ｓ ｒ ｔ ｏ ｔ ｇ ｔ ｅ ｔ ｕ ｄ ｒｖ ｌ ｅ ｐ ｏ ｅ ｔ ． ｉ ｉ ｄ ｏ ｏ ｒｓ ｐ ｌ ａ ｅ ｕ ｅ Ｉ ｎ ｈ ａ ｏ ｎ ｄ ｉ ， ｎ ｓｔｅ ｖ ａ ｘ ｌ ｒ ｏ ｒｓ ｕ ｃ ｆｈ ｇ ｏ ｔ ｇ ａ ｇ ｏ ｒｓ ｐ ｌ． ｔｐ ｅ ｅ ｔ ｈ ｃ ｅ ｎ ｈ ｒ ｃ ｉａ ｖ ｆ ｒ ｉ ｈ ｘ ｅ ｉ ｕ ｉ ａ ｙ ｐ ｗｅ ｏ ｒ ｅｏ ｉ ｈ ｖ ｌａ ｅ ｌ ｒ ｅ ｐ ｗｅ ｕ ｐ ｙ Ｉ ｒ ｓ ｎ ｓｔ ｅ ｓ ｈ ｍｅａ ｄ ｔ ｅ ｐ ａ ｔ ｌ ｉ ｃ ｗａ ｅ ｏ ｍ ｎ ｔ ｅ ｅ ｐ ｒ—
基于峰值电流控制的反激变换辅助电源设计
基于峰值电流控制的反激变换辅助电源设计
吴长顺;张继红;杨蕾
【期刊名称】《通信电源技术》
【年(卷),期】2007(24)4
【摘要】介绍一种利用UC3844集成芯片实现的多路输出单端反激式开关电源.采用基于峰值电流检测方法控制,并加入低电压保护功能.该电源适用于IGBT开关管等驱动电路供电,可作为高压大功率场合辅助电源使用.文章给出了电路原理及实测波形,此电路目前已成功应用在一台软开关全桥PWM变换器的辅助电源中.
【总页数】3页(P71-73)
【作者】吴长顺;张继红;杨蕾
【作者单位】黑龙江省计量检定测试院,黑龙江,哈尔滨,150036;哈尔滨工业大学电气工程系,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学电气工程系,黑龙江,哈尔
滨,150001
【正文语种】中文
【中图分类】TN86
【相关文献】
1.双管反激辅助电源设计 [J], 彭洵;廖无限;谌军;徐丽虹
2.正弦平方补偿峰值电流控制CRM反激PFC变换器 [J], 何俊鹏;许建平;高旭;阎铁生
3.一种应用于光伏系统的反激辅助电源设计 [J], 高滨;陈坤鹏;夏东伟;徐纪太
4.宽输入范围大功率双管反激辅助电源设计 [J], 徐纪太;黄传东;夏东伟;高斌
5.基于峰值电流控制的反激式LED电源设计 [J], 陈新兵;唐雄民;胡维;谢斌盛因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
反激变换器的原理与设计
反激变换器
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反激变换器 • 电路拓扑更为简洁，易于控制 • 在中小功率变换场合（200W以下）应用 广泛 • 适合多路输出场合
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2.2 反激变换器的原理与设计
图2-1 反激变换器电路
18
2.2.1 原理分析
i1
0
t
i2
0 DTs Ts (1+D)Ts t
( a ) CCM模 式
i1
7
双管正激式
8
双管正激式 • 电路结构简单，适用于中小功率场合 • 不需采取附加复位电路来实现变压器 磁芯磁复位 • 功率管的占空比要小于0.5
9
推挽变换器
10
推挽变换器 • 电路结构简单 • 变压器磁芯双向磁化 • 电路必须有良好的对称性，否则容易引起
直流偏磁导致磁芯饱和 • 变压器绕组必须紧密耦合，以减小漏感
U
2 i min
TO2N
max
POmax 2TS
0 N12SC 108
(2-19)
B
U i TON N1SC 108
(2-20)
根据(2-19)、(2-20)式，可得磁芯上所开气隙长度 为
2Po max TS0 B2SC 108
2 20 3.33106 0.4 17002 0.4118 0.75108
31
④ DCM模式时，变压器副边整流二极管在原边 功率管再次开通前电流已下降到零，没有二 极管反向恢复问题； CCM模式时，则存在副边整流二极管的反向 恢复问题。
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2.2.2 20W 27VDC/+15V(1.0A)、-5V(0.2A)、 +5V(0.4A)机内稳压电源设计与试验
* 设计为DCM模式； * 采用电流型控制方式； * 功率电路采用RCD箝位反激变换器
反激式变换器环路分析与建模
反激式变换器环路分析与建模Technical Note 安森美半导体应用系列技术笔记AN01010101 V1.00 Date: 2012/09/18类别内容关键词反激，环路建模摘要本文采用基于传递函数的经典控制理论，介绍了反激式变换器的功率级和补偿网络分别在CCM模式和DCM模式下的小信号模型，并基于NCP1200及NCP1015构建反激式变换器，在Matlab环境下验证所建数学模型的合理性。
广州周立功单片机发展有限公司修订历史目录第1章反激式变换器环路分析与建模 (1)1.1 概述 (1)1.2 基础概念 (1)1.2.1 与环路分析相关的几个概念 (1)1.2.2 性能优良的开关电源的设计目标 (3)1.3 传递函数的建立 (4)1.3.1 补偿网络传函（Hs） (4)1.3.2 功率级传函（Gs） (6)1.4 Matlab分析 (7)1.5 总结 (9)第1章反激式变换器环路分析与建模1.1 概述在反激式开关电源的设计中，对于缺乏设计经验的工程人员，闭环回路相关参数的调试将会耗去大量的时间和精力。
最让开发人员困惑的是，当自己设计的开关电源表现不佳（比如噪声过大、空载震荡、开机过冲太大等）时，不知道该调整电路中的哪些参数来得到想要的性能。
众所周知，开关电源是一个典型的闭环控制系统，而且是一个高度非线性时变系统。
一般而言，涉及到非线性的系统需要通过现代控制理论的方法去研究，不过，基于矩阵变换的现代控制理论虽然模型精确但建模极为复杂，这一点令开关电源的开发人员望而却步。
在实际工程应用中，非线性系统可以近似线性化处理（相关理论可参考胡寿松版《自动控制原理》第二章内容），从而在保证合理性的情况下，降低研究问题的难度。
因此，采用基于传递函数经典控制理论被广泛应用于实际工程分析中，当然，本文讨论的反激式变换器的建模问题，果断地采用了这种方法。
本文尝试对应用比较广泛的反激式变换器进行建模分析，包括功率级和补偿网络两部分，并在Matlab环境下编写m文件，利用Bode图分析其开环传递函数的幅频特性曲线和相频特性曲线，以及动态响应特性。
基于峰值控制的交错 Boost变换器建模与设计
基于峰值控制的交错 Boost变换器建模与设计阎昌国;龚仁喜;刘小雍【摘要】交错Boost变换器作为中大功率开关电源前级PFC技术的核心部分，其数学建模对开关电源的设计至关重要。
本文基于峰值电流控制技术，提出了一种交错Boost变换器的建模与设计方案。
运用时间平均等效原理，导出了该方案的完整交流小信号模型，设计了控制器补偿网络，并制作了一台800 W的实验样机。
测试结果表明，该方案具有峰值限流好、动态响应快、输出电压波动小等优点。
%Interleaved Boost converts are the core of the former PFC in the high-power switching power supply , its mathematical modeling is very important for switching power supply design .A new modeling and design method for interleaved boost convert with the peak current control is proposed in this paper .Firstly its whole AC small-sig-nal model is derived based on time averaging equivalent principle .Secondly its controller compensating network is designed ,Finally a 800 W prototype is made .The experimental result show this method has good peak current limit-ing, fast dynamic response and small output voltage fluctuation .【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2017(017)002【总页数】5页(P44-48)【关键词】交错Boost;开关电源;峰值电流;小信号模型【作者】阎昌国;龚仁喜;刘小雍【作者单位】遵义师范学院工学院1，遵义 563002;广西大学电气工程学院2，南宁530004;遵义师范学院工学院1，遵义 563002【正文语种】中文【中图分类】TM615电工技术随着电力电子控制技术的高速发展，开关电源已逐步向高频化、大功率化与集成化发展。
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基于峰值电流控制的反激变换器的建模与
设计
反激变换器是一种常见的电源转换器，它可以将直流电压转换为交流电压，常用于电子设备的电源供应。
基于峰值电流控制的反激变换器是一种常见的反激变换器控制方式，它可以实现高效率、高精度的电源转换。
基于峰值电流控制的反激变换器的建模与设计需要考虑多个因素。
首先，需要确定变换器的拓扑结构，常见的反激变换器拓扑结构包括单端、双端和半桥结构。
其次，需要确定变换器的工作频率和输入输出电压等参数。
最后，需要确定峰值电流控制的具体实现方式，常见的控制方式包括电流模式控制和电压模式控制。
在进行反激变换器的建模与设计时，可以采用MATLAB等软件进行仿真分析。
通过仿真分析可以得到变换器的电路参数、电流波形、功率损耗等关键指标，从而优化设计方案。
同时，还需要进行实际电路的搭建和测试，以验证仿真结果的准确性。
基于峰值电流控制的反激变换器具有多种优点，如高效率、高精度、稳定性好等。
在实际应用中，可以根据具体需求选择不同的控制方式和拓扑结构，以实现最佳的电源转换效果。
基于峰值电流控制的反激变换器的建模与设计是一项复杂的工作，需要综合考虑多个因素。
通过合理的设计和优化，可以实现高效率、
高精度的电源转换，为电子设备的稳定运行提供可靠的保障。