单端反激变换器的建模及应用仿真

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。

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。

本质安全型单端反激变换器的分析与设计的开题报告一、研究背景随着科学技术的不断进步和发展，人们对于电子器件的安全性和稳定性的要求越来越高。

在电力电子器件中，单端反激变换器是一种重要的电力转换器件，广泛应用于家用电器、LED灯、电动工具等领域。

但是，传统的单端反激变换器存在许多问题，如漏电流大、电磁干扰严重、输出波形不稳定等。

为了解决这些问题，本质安全型单端反激变换器应运而生。

二、研究目的和意义本质安全型单端反激变换器集成了多项安全保护技术，能够有效降低电路的漏电流和电磁干扰，提高电路的稳定性和输出波形的精度。

因此，本研究的目的是对本质安全型单端反激变换器进行深入的分析和设计，探究其工作原理，优化其性能，提高其工作效率和稳定性。

本研究的意义在于为电力电子器件的安全性和可靠性提供技术支持，促进电力电子器件领域的发展。

三、研究内容1. 本质安全型单端反激变换器的工作原理分析；2. 本质安全型单端反激变换器的数学模型建立；3. 本质安全型单端反激变换器的控制策略分析；4. 本质安全型单端反激变换器的谐振电路的设计；5. 本质安全型单端反激变换器的参数优化和参数匹配；6. 本质安全型单端反激变换器的电路实现与仿真分析。

四、研究方法和技术方案1. 借鉴前人研究成果，对本质安全型单端反激变换器的工作原理和相关技术进行文献调研；2. 建立本质安全型单端反激变换器的数学模型，通过MATLAB进行计算和仿真；3. 根据电路特性，设计出合适的控制策略和谐振电路；4. 通过仿真比较和优化参数，确定合适的参数匹配方案；5. 利用电子仿真软件进行电路实现和性能测试，并结合实际物理实验进行验证。

五、预期成果和创新点1. 分析本质安全型单端反激变换器的工作原理和特点，建立其数学模型；2. 提出具有实用意义的控制策略和谐振电路设计方案；3. 通过仿真和实验验证，优化本质安全型单端反激变换器的输出波形和效率；4. 提高单端反激变换器的安全性和可靠性。

实验四十八DC/DC单端反激式变换电路设计实验(信号与系统一电力电子学一检测技术综合实验)实验原理1.单端反激变换电路基本原理在基本的直流/直流变换器中引入隔离变压器，可以实现变换器的输入端和负载端的电气隔离，从而提高运行的安全可靠性和电磁兼容性。

同时当电源电压输出电压V o相差较大时，也不会导致占空比置多个二次绕组输出几个不同的直流电压。

D接近1或0。

而且引入变压器后，可以设图48-1 隔离式单端反激电路的原理图48-1是单端反激变换电路原理图。

电路仅有一个开关管，隔离变压器的磁通只能单方向变化。

当有正向偏压加在开关晶体管T的基极上时，T导通，当集电极一发射极间的电压达到饱和电压V C E ( sat )时，输入电压加在变压器的初级绕组上的电压。

同时，在变压器的次级绕组中感应岀反极性的电压，次极的二极管D中没有电流流过，次级绕组处于开路状态。

这时变压器内部并没有能量传递，电源提供给初级绕组的能量全部存储在变压器中。

开关管断开时，电源停止向初级绕组提供电能，同时变压器绕组产生反向电动势，次级电路的二极管D导通。

变压器内存储的能量向输出侧释放出来，给负载供电，因此该电路称为单端反激变换电路。

2.自激式单端反激变换器原理及其设计图48-2是一种常见的自激式单端反激变换电路，简称RCC电路(Ringing Choke Converter)，广泛应用于50W以下的开关电源，它不需要专门的振荡电路，结构简单，由输入电压与输入、输岀电流改变频率。

(1)自激原理RCC电路的电压和电流波形如图48-3所示。

输入电压V1是输入交流电压经整流的直流电压。

当V1加到输入端时，V1通过电阻R B和晶体管VT1的基—射级给VT1的基极一个正的偏置电压，使VT1导通，变压器T1的初级绕组流过励磁电流，而此时感应到次级的电V s和负载所需的即为斜率为V i / L 的直线，如图 48-3(a)所示。

由于t on 期间能量全部积聚在变压器中，所以初级绕组电流持续增加，并激励磁通增 加。

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UC3845的单端反激电路设计与仿真葛笑寒【摘要】通过分析单端反激电路的工作原理,提出了一种双路低电压输出系统的设计方案.对功率变换电路、输出回路、输入回路和高频变压器等进进行分析设计.并且采用UC3845控制芯片采用电压和电流双环的控制方法设计控制电路.最后使用MATLAB仿真软件建立了仿真模型,输出均达到了要求,纹波较小,表明设计可行,为系统的应用提供参考.【期刊名称】《安徽电子信息职业技术学院学报》【年(卷),期】2018(017)006【总页数】5页(P19-22,31)【关键词】单端反激;UC3845;仿真【作者】葛笑寒【作者单位】三门峡职业技术学院,河南三门峡 472000【正文语种】中文【中图分类】TN86一、引言随着经济的发展，人类的活动遍布全球，加速了能源消耗。

汽车领域也发生了巨大变革，新能源汽车飞速发展，充电系统正在形成以“充电桩为主、充电站为辅”的充电网络[1]。

智能充电系统的智能控制器、反馈电路、驱动电路和等需要不同等级的低压直流电源。

为保证系统稳定可靠工作，设计一种双电压输出，且电压稳定、高精度纹波系数小的电源具有重要意义。

二、电源系统整体设计隔离型电路安全可靠性高得到广泛应用，常见电路有推挽、半桥、全桥和单端式。

由于系统输出电压低，功率不大，另外单端电路所用器件最少，且反激式成本更低、效率更高，对于批量生产和产品可靠性都有好处。

因此使用单端反激电路。

（一）单端反激电路原理电路结构如图1所示，变压器相当于一组耦合的电感，起储存电能的作用。

当开关管T1截止时，变压器一次绕组W1所存储的电能向二次绕组W2传送，这时变压器二次绕组极性下端为负、上端为正。

二极管D正向导通，电压经电容滤波后向负载RL供电。

当变压器一次绕组存储的能量释放到一定程度后，在栅极电压驱动下，开关管T1导通，电源电压Ui通过变压器一次绕组W1充电。

当一次绕组侧电压升高到一定程度后，T1重新截止，又开始新一轮放电过程[2]。

反激电源设计与仿真反激电源是一种常见的开关模式电源，它在电源设计中具有广泛的应用。

本文将介绍反激电源的基本原理、设计流程和仿真方法。

一、反激电源的基本原理反激电源属于开关电源的一种，其基本原理是利用开关管对输入直流电压进行开关操作，通过变压器和滤波电感来实现工作频率的降低和输出电压的稳定性。

具体而言，反激电源包括以下几个主要组成部分：1.开关管：常用的开关管有MOSFET、IGBT等，其主要作用是在开关状态下将输入直流电压转换为脉冲信号。

2.变压器：反激电源中的变压器主要负责将输入电压变换为适合于输出负载的电压，并通过电感耦合的方式实现能量传递。

3.滤波电容：通过并联在输出端的滤波电容来平滑输出波形，减小输出纹波。

4.控制电路：包括反馈控制电路、PWM控制电路等，用于实现输出电压的稳定性和输出功率的控制。

二、反激电源设计流程反激电源的设计流程一般分为以下几个步骤：1.确定需求：确定输出电压、输出电流和输出功率等基本要求，并预估负载特性。

2.电源拓扑选择：根据需求选择适合的反激电源拓扑结构，常见的有单端反激、两端反激等。

3.参数计算：根据拓扑结构和需求，计算各个元件的参数，如变压器的参数、电感、容值等。

4.元件选型：根据参数计算结果，在市场上选择合适的元件，如开关管、变压器、电容等。

5.电路原理图设计：根据选定的元器件，设计反激电源的电路原理图。

6.布板设计：根据电路原理图，进行线路布局和元件布置，同时要注意功率引线和地线的布局。

7.仿真测试：利用电路仿真软件对电路进行仿真，验证设计的可行性和性能。

8.样板制作：根据仿真结果和布板设计，制作反激电源的样板。

9.实际测试：测试样板的性能，如输出电压、纹波、效率等，对比需求进行调整。

10.优化改进：根据测试结果，对电路进行优化和改进，提高性能和稳定性。

三、反激电源的仿真方法在反激电源设计中，仿真是一个非常重要的环节。

通过仿真可以有效地验证设计的可行性和预测电路的性能。

单端反击电路二极管反向恢复特性仿真分析题目：单端反激电路输入电压48V，输出电压5V，输出功率10W，开关频率100kHz.试使用不同类型地二极管，仿真分析二极管反向恢复特性.一、电路参数设计1.输出功率10W，则输出满载电流I o为：I o=P o/U o=10/5=2A假设占空比D=0.45，根据电压增益表达式可得：n=N2/N1=0.13取N1=100，N2=13.2、负载设计R o=U o/I o=5/2=2.5Ω3、电感设计电流连续模式下，取20%地满载电流为副边输出电流地纹波值即0.4A.根据开关闭合时，原边电感电流（等于副边纹波电流乘以匝比）地变化值，得到励磁电感值为：L m=U in*D*T/dip=48*0.45*10u/(0.4*13/100)=4150u4.电容设计根据电解电容地ESR是引起输出电压纹波地主要原因这一理论，结合电解电容ESR值与电容容值地一个经验地乘积比值.控制输出纹波电压为0.1V，电容纹波电流为0.2*2=0.4A，得到电容容值如下式：C f=65u/(0.1/0.4)=260u二、电流连续模式下二极管反向恢复特性对比1、仿真模型搭建：二极管分别选用mbr1070（70V/10A）、d1n3880（100V/6A）、fe6b（100V/6A）.2.不同类型二极管反向特性参数对比普通二极管mbr1070（70V/10A）ta=9.8n,tb=210.0n,trr=ta+tb=219.8n.SF =tb/ta=210/9.8=21.4.快恢复二极管d1n3880（100V/6A）ta=22.6n,tb=88.4n,trr=ta+tb=111n.SF =tb/ta=88.4/22.6=3.91.超快恢复二极管fe6b（100V/6A）ta=22.0n,tb=24.3n,trr=ta+tb=46.3n.SF=tb/ta=24.3/22.0=1.01结论：超快恢复二极管拥有最短地恢复时间和最小地柔性系数.3. DCM模式下输出电流波形即二极管反向电流波形第一个图可以看出变换器工作在DCM条件下，第二个图为放大地二极管反向恢复电流波形，由图可以看出，DCM 条件下，二极管没有反向恢复电流.版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理.版权为个人所有This article includes some parts, including text, pictures,and design. Copyright is personal ownership.LDAYt。

基于TOPSwitChⅡ的单端反激开关电源的建模及动态分析O 引言开关电源以其小型、轻量和高效率的特点，而被广泛地应用于以电子汁算机为主导的各种终端设备、通信设备中，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一环，而开关电源性能的优劣也将直接关系到整个系统的安全性与可靠性。

开关稳压电源有多种类型，其中单端反激式开关电源，由于线路简单，所需要的元器件少，而受到重视。

为使开关电源具有更好的动态稳定性，本文首先将开关电源从功能和结构上分成3个部分，求出各部分的内部参数，及相互之间的关系，然后运用动态小信号平均模型的基本原理求得各部份的传递函数，最后对3个部分传递函数组成的一个整体闭环系统进行分析，以求达到最佳的控制效果。

1 系统模型的建立图1为单端反激式开关电源控制系统的结构图，由3个重要部分组成，即调节器、开关器件和高额变压器。

其中凋节器为TL431，由美国德州仪器公司(TI)和摩托罗拉公司生产；开关器件为TOP227，由Power Integrations(简称PI)公司于1994年推出的TOPswitchⅡ系列芯片。

电路的工作原理是：输出电压的取样(取样系数为α)反馈给调节器的一个输入端与另一输入端的给定信号Ug(TL431内部的电源提供，其大小为2.5V)进行比较，输出为电流Ic；Ic控制开关器件的占空比；高频变压器和输出整流滤波组成的一个整体，把原边的能量转换到副边输出。

各种因素的变化最终导致电源的输出量发生变化，通过调节器使得输出趋于稳定。

要对系统进行动态分析必须对每个环节建立明确的数学描述，即给出它们具体的传递函数。

在建模的过程中，运用动态小信号平均模型的基本原理，分别对3部分模型进行推导。

1.1 调节器部分调节器部分是以TL43l为主要器件构成的电路，在模型推导的过程中，结合电路的基本原理和元器件在实际模型中的功能将电路简化，最后对最简化的电路图进行建模。

图2为TL431及外围元器件构成的电路图(虚线框内为TL431的内部结构图)，可以简化为图3。