电流控制型反激变换器分析与研究

反激变换器原理
反激变换器是一种常用的电力电子变换器，通过将输入的直流电压变换成所需的输出电压来实现能量的转换。

它由高频开关管、变压器、整流电路、滤波电路和控制电路等组成。

反激变换器的工作原理如下：
1. 开关管控制：反激变换器中的高频开关管（如MOSFET或IGBT）通过开关动作，周期性地打开和关闭。

开关管的导通
和截止决定了输入电压是否能够向变压器传递。

2. 能量储存：当开关管导通时，输入电压通过变压器的主绕组向储能元件（如电感、变压器副绕组或电容）储存能量。

由于能量储存元件的特性，电流开始增加，同时电压开始降低。

3. 能量释放：当开关管截止时，储能元件会释放储存的能量。

电感元件的电流开始减小，通过变压器的副绕组向输出端提供能量。

此时输出端的电压会升高。

4. 输出整流：变压器副绕组的电压经过整流电路（如二极管桥）后，变成直流电压，用于供应负载。

5. 控制电路：反激变换器需要一个控制电路来监测输出电压，并根据需要调整开关管的导通和截止时机，以使输出电压保持稳定。

控制电路通常使用反馈回路和比较器来实现。

根据所需的输出电压和负载性质，反激变换器可以选择多种拓
扑结构，如单端反激、双端反激等。

同时，反激变换器还可以通过合理的设计，在开关管截止时将储能元件的能量转移到输入电压源中，实现能量的回馈，提高整体效率。

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。

电流模式控制反激变换器反馈环路的设计
一、引言
电流模式控制（CMC）是一种新型的控制技术，越来越多地应用于调节系统。

它一般用于控制半导体变换器，例如反激变换器，称为电流模式控制反激变换器（CMC-M）。

CMC-M具有一定的优势，如精确控制、稳定性好、宽调节范围和低纹波等。

但是，由于反激变换器的结构，CMC-M的反馈环路设计非常重要，而且很多因素需要考虑，如反馈环路延迟、负载变化、快速反应和频率响应等。

因此，在CMC-M中，反馈环路的设计工作是重中之重。

本文旨在探讨电流模式控制反激变换器反馈环路的设计。

二、反馈环路延迟
由于CMC-M的控制结构，反馈环路延迟是一个重要问题，影响变换器的稳定性以及调节器的性能。

一般来说，存在反馈延迟会导致控制系统失去稳定。

因此，在实际的应用中，需要减小反馈延迟，以保证CMC-M系统的稳定。

反馈延迟主要取决于反馈环路器件的选择，一般来说，使用低延迟的放大器能够减小反馈延迟，从而提高系统的稳定性。

另外，还可以使用回路增益降低反馈环路延迟，确保系统的稳定性。

三、负载变化
在CMC-M系统中，负载变化也是一个重要因素，它会影响变换器的性能。

最优秀的准谐振反激变换品控制器NCP1337今年EDN获奖的电源控制产品中首推 NCP1337，系因为它集成了当今小功率控制器满足绿色能源标准的各项高科技。

该产品的效率最高，待机功耗最低，EMI最低，而且处理容易。

NCP1337采用电流型准谐振的反激式控制。

它将真实的电流型调制与去磁检测结合,确保在任何负载及输入电压条件下都完全工作在临界导通型。

从而有最低的漏电压之下的关断，做到最高效率。

变压器磁芯复位的检测由IC内处理,不再用外部任何信号,这是因为利用了栅对漏的电容变化的概念去检测去磁状态称作Soxyless 。

最高振荡频率由IC内部控制在130KHz以内，防止控制器工作进入150KHz的CISPR-22EMI处理难关的区域。

采用监视回馈端的活动状态的方法，控制器可以根据电源工作的需要立即进入波动型，从而使功耗降至预置的水平以下。

每次重新起动都由IC内的软起动来控制，因此要限制其工作频率降到25Hz以下，从而防止可能出现的音频噪音。

NCP1337另一个特点，即有效地保护IC及电源。

如过流时即禁止输出脉冲,进入安全的猝发型工作模式，并试图重新起动。

一旦故障移去，器件会自动恢复。

还增加了布朗保护功能和可调的过功率保护。

Vcc的OVP保护。

内部4ms 的软起动消除了传统模式的起动应力。

总结其主要特色如下:●自由振荡临界型准谐振方式工作。

●电流型控制。

●软的波动式工作，待机时有最低的工作频率。

●自动恢复式的短路保护,由辅助绕组状态检测决断。

●过压保护。

●布朗输出保护。

●两个外部故障触发比较器(一个用于禁止,一个用于锁存)。

●内部设置的4ms软起动。

●500mA的驱动能力,输出与漏入能力相同。

●130 KHz最高工作频率。

●IC内部前沿消隐。

●IC内部过热关断保护。

●光耦直接连接的反馈方式。

●动态自供电的高压起动源，12V起动，10V关断。

●提供SPICE模型分析。

●无铅作业器件。

主要应用场合为：●AC/DC适配器为Note Book设计。

电子科技0 引言定频调宽的PWM闭环反馈控制系统，主要有两种反馈控制模式：电流控制型和电压控制型。

由于电流控制型PWM具有以下优点：①暂态闭环响应较快；②控制环易于设计；③输入电压的调整可与电压模式控制的输入电压前馈技术相妣美；④简单自动的磁通平衡功能；⑤瞬时峰值电流限流功能。

又由于反激式变换器具有电路简单、输入和输出之间电气隔离、电压上升和下降范围大等优点，故采用电流控制型PWM及反激式拓扑设计本反激式电源。

本文简要论述电流控制型反激式变换器的工作原理，介绍了UC3843电流控制型脉宽调制器如何使用，并给出了设计方法的实例与测试结果。

1 电流控制型反激式开关电源的原理■1.1 电流控制型PWM的基本原理以及UC3843 的使用方法电流控制型PWM基本原理是将电压反馈Vfb 与电压基准信号Vref的差通过误差放大器（E/A）放大得出的误差电压信号 Ve 送至电流反馈比较器（CURRENT SENSE COMPARATOR）后，作为电流基准与电流检测信号相比较，然后得到PWM脉冲关断时刻。

因此，峰值电流模式可以直接控制峰值电流的大小，从而间接地控制PWM脉冲宽度。

意法半导体公司的PWM IC UC3843是电流控制型芯片，为单端输出式脉宽调制器。

芯片有 8个引脚（MINIDIP）和14个引脚（SO14），工作频率可高达500kHz，启动电流小于1mA，外电路接线简单，所用元器件少，而且性能优越，成本低廉，工作温度为0～70℃，输入电压≤30V，输出能够直接驱动MOS场效应管。

■1.2 反激式变换器的基本原理反激式变换器的基本原理是当开关管导通时，变压器原边电压近似等于输入电压，由于整流管反偏所以变压器副边无电流流过，此时变压器储存能量。

当开关管关断时，由于各线圈电压反向，导致整流管正向导通，此时变压器储存的能量流经整流管向负载释放。

2 电流控制型反激式开关电源的设计■2.1 功率电路的设计反激式变换器功率开关断开时由于变压器漏感储能产生的电压尖峰须加以相应的箝位电路来抑制。

滞环电流控制逆变器建模及分析王建华;张方华;龚春英;刘磊【摘要】基于Buck变换器三端器件开关模型,建立了电感电流连续情形下恒定环宽变频滞环电流控制方式小信号模型。

该模型揭示了滞环电流控制目标是电流平均值,且该电流环在开关频率较高时带来的相位延迟较小,因而电流环等效功率级可以视为一比例环节。

该结论在大信号分析时同样适用,在此基础上建立了滞环电流控制单相逆变器平均线性模型,并实现了对闭环系统的降阶处理。

根据劳斯判据,进一步研究了单相逆变器环路补偿设计准则,其能够很好地兼顾系统稳定性及稳态动态性能。

【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2010(000)006【总页数】7页(P63-69)【关键词】滞环电流控制;变频;恒定滞环环宽;逆变器;劳斯判据;大信号分析【作者】王建华;张方华;龚春英;刘磊【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】TM4641 引言自从 1967年滞环控制被引入电力电子领域以来[1]，由于其稳定性好、动态响应快速、简单易于实现、可靠性高等突出优点，成为一种具有较强竞争力的控制策略。

同时由于其内在的限流能力，被广泛应用于需要控制变换器电流场合。

尽管滞环电流控制（Hysteretic Current Mode Control，HCC）方式具有以上诸多优势，但由于滞环电流控制本质上是一种典型的非线性控制方法，它的工作机理并不像平均电流控制或峰值电流控制那样直观且便于理解：后两者有完备的线性小信号模型支持，能够用来分析和改善系统动态特性，因而广受欢迎；而前者分析一般采用描述函数法，仅考虑基波分量，电流环被简单等效为一个比例环节，模型仍较为粗糙，不能体现系统动态性能[2]。

因而诸多研究人员及工程师对应用滞环电流控制持保留态度，部分原因就在于此；另一原因是滞环电流控制往往采用变频调制，滤波器较难设计且EMI问题较难解决。

针对各类变换器的建模及控制，直-直变换器的小信号模型较为成熟。

为获得滞环电流控制的逆变器模型，可以借鉴小信号模型的建模手段。

准谐振反激式AC-DC控制器芯片设计与研究准谐振反激式AC-DC控制器芯片设计与研究摘要：准谐振反激式AC-DC控制器芯片作为一种主要应用于电力电子变换器中的控制器，其设计与研究具有重要意义。

本文基于对准谐振反激式AC-DC控制器芯片的原理和特点的分析，阐述了芯片的设计目标和关键技术。

随后，通过建立数学模型，详细阐述了芯片的工作原理和基本控制策略。

最后，对芯片的性能进行了测试和验证，并提出了进一步改进方向。

关键词：准谐振反激式AC-DC控制器芯片；设计目标；数学模型；基本控制策略；性能测试1. 引言随着电力电子技术的不断发展，AC-DC变换器在电力瞬态和电压调节等领域得到了广泛应用。

准谐振反激式AC-DC控制器芯片作为其中一种常用的控制器，对于提高电力变换器的性能和效率具有重要作用。

本文旨在对准谐振反激式AC-DC控制器芯片进行深入的设计与研究。

2. 芯片设计目标准谐振反激式AC-DC控制器芯片的设计目标主要包括以下几个方面：(1) 高效率：通过优化电路结构和控制策略，提高电力变换器的转换效率。

(2) 低谐波：降低电力变换器输出电压的谐波含量，减小对其他电器设备的干扰。

(3) 宽输入电压范围：适应不同的输入电压条件，具备广泛的应用范围。

(4) 稳定性和可靠性：确保芯片在长时间运行中具有良好的稳定性和可靠性。

3. 芯片关键技术(1) 准谐振技术：准谐振技术是准谐振反激式AC-DC控制器的核心技术之一，通过减小开关器件的开关损耗和谐振电压的峰值，提高电力变换器的转换效率。

(2) 控制策略：芯片采用了精确的控制策略，包括频率控制、相位控制和电流控制等，以实现电力变换器的稳定工作和高效率转换。

(3) 稳定性分析与抑制：在芯片设计中，通过对系统进行稳定性分析，采取合适的控制措施，提高系统的稳定性和抑制干扰。

4. 芯片工作原理通过建立准谐振反激式AC-DC控制器芯片的数学模型，可以详细描述芯片的工作原理。

芯片的基本控制策略是基于电流模式控制，利用反馈回路控制电力变换器的电流和电压。