開(kāi)關(guān)電源的原創(chuàng)pspice仿真_

1、SWJTUSWJTUSwitch Mode Power SupplyPspice Simulations-1 SMPS Pspice Simulations2009SWJTUSWJTU2Agenda TAEC 時(shí)間平均等效模型的 PSpice實(shí)現(xiàn)(Boost拓?fù)? 電壓模閉環(huán)控制分析 環(huán)路補(bǔ)償K因子算法在PSpice中的應(yīng)用 TypeII 補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò) TypeIII補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò) Pspice仿真模型，仿真庫(kù) 構(gòu)建用于快速仿真的Pspice功能單元 峰值電流閉環(huán)控制Pspice模型 通用的SMPS， PSpice仿真模型的推導(dǎo)與比較 準(zhǔn)諧振反激轉(zhuǎn)換的Pspice模型 Hspice, Simplis,

2、Power4-5-6, Poweresim SMPS Pspice Simulations2009SWJTUSWJTU3TAEC 時(shí)間平均等效模型的 Spice實(shí)現(xiàn)(Boost拓?fù)?設(shè)計(jì)目標(biāo)：Vin=5V Vout=10V Pmax=30W Fs=500KHz Iripple=0.5A Vripple1V的瞬變電壓我不接受！差的調(diào)整率差的調(diào)整率壞的瞬態(tài)響應(yīng)壞的瞬態(tài)響應(yīng)What happen? SMPS Pspice Simulations2009SWJTUSWJTU19電壓模閉環(huán)控制分析電壓模閉環(huán)控制分析 SMPS Pspice Simulations2009SWJTUSWJTU20 電壓模閉

3、環(huán)控制原理圖（開(kāi)關(guān)模型）QnQpVrefVcOut+-CRf1Rf2Vg(t)C(s)R(s)RLSlope SMPS Pspice Simulations2009SWJTUSWJTU21 系統(tǒng)小信號(hào)框圖 -得到系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù) SMPS Pspice Simulations2009SWJTUSWJTU22令：可以得到：假設(shè)開(kāi)環(huán)增益T趨近于無(wú)群大則- Vout跟隨Vref!Gvd(s)是功率級(jí)電路的特性，已經(jīng)選定！Gc(s)就是我們要設(shè)計(jì)的補(bǔ)償電路！開(kāi)關(guān)電源的穩(wěn)定性判斷相位裕度：閉環(huán)系統(tǒng)中增益穿越頻率G(s)=0dB所對(duì)應(yīng)的相位值相位余量： 在所有增益大于1(0dB)時(shí)，相頻特性上最靠近-3

4、60的點(diǎn)1.增益裕度： 相位在-360時(shí)所對(duì)應(yīng)的增益值增益裕度-360-270-180-9000+-fcrossfcross相位裕度相位余量 SMPS Pspice Simulations2009SWJTUSWJTU23 TypeII補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò) - PI補(bǔ)償傳遞函數(shù)：波特圖： SMPS Pspice Simulations2009SWJTUSWJTU24 TypeIII補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò) - PID補(bǔ)償傳遞函數(shù)：波特圖：那補(bǔ)償時(shí)到底如何放置零極點(diǎn)？ SMPS Pspice Simulations2009SWJTUSWJTU25環(huán)路補(bǔ)償環(huán)路補(bǔ)償K因子算法在因子算法在PSpice中的應(yīng)用中的應(yīng)用1980年De

5、an Venalbe提出了k因子的概念。算法的思想是讓零極點(diǎn)保持必要的距離，通過(guò)預(yù)先設(shè)定的交越頻率fc，并且在交越頻率點(diǎn)得到設(shè)定的相位裕度。設(shè)計(jì)目標(biāo)：帶寬 5KHz 相位裕度 45 SMPS Pspice Simulations2009SWJTUSWJTU26 TypeII補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)參數(shù)K因子設(shè)定法假設(shè)已經(jīng)零極點(diǎn)位置，求解相位：三角運(yùn)算：得出： SMPS Pspice Simulations2009SWJTUSWJTU27PS: Gvd在fc時(shí)候?qū)?yīng)的相移動(dòng)：PM: fc時(shí)候設(shè)定的相位裕度Boost: 需要提升的相位Gfc: fc時(shí)Gvd增益 G: 補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)在fc時(shí)增益反向推導(dǎo)： SMPS Ps

6、pice Simulations2009SWJTUSWJTU28 馬上行動(dòng)補(bǔ)償我們的電路！-測(cè)量我們的功率電路 PS=-172.6-Boost = PM-PS-90=45+172.6-90=127.6 SMPS Pspice Simulations2009SWJTUSWJTU29 TypeIII補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)參數(shù)K因子設(shè)定法反向推導(dǎo)： SMPS Pspice Simulations2009SWJTUSWJTU30 可以開(kāi)工了-讓Pspcie自動(dòng)完成！輸出精度補(bǔ)償參數(shù)自動(dòng)計(jì)算參數(shù)掃描瞬態(tài)分析與開(kāi)關(guān)模型的對(duì)比 SMPS Pspice Simulations2009SWJTUSWJTU31 驗(yàn)收我們的成果

7、-負(fù)載掃描3.3 10 20 SMPS Pspice Simulations2009SWJTUSWJTU32 做瞬態(tài)分析，與開(kāi)關(guān)模型對(duì)比！V2TD = 0TF = 0.05uPW = 0.05uPER = 2uV1 = 1TR = 1.9uV2 = 3I_tran1pwl 0 0 3ms 0 3.002ms 2.5 5ms 2.5 5.002ms 0R61kR71kvc0voutVref2pwl 0 2.5vswVref1pwl 0 0 10us 2.5000000000Rupper30kV9C1R2R2E_2_0value=v(vc)*v(d)*R/(R+Rc)V12C3VgAC = 0DC

8、 = 5C1C1V11R3RL20mV8C2PARAMETERS:Rc = 50mR = 20Rupper = 30kfc = 5kpm = 45Gfc = 2.4G = =pwrs(10,(-Gfc/20)ps = -172Boost = pm-ps-90k = pwrs(tan(boost/4+45)*pi/180),2)C2 = 1/(2*pi*fc*G*Rupper)C1 = C2*(K-1)R2 = sqrt(k)/(2*pi*fc*C1)R3 = Rupper/(K-1)C3 = 1/(2*pi*fc*sqrt(k)*R3)V4RupperV6Boost0.5U1OPAMP+-OU

9、TI_tranpwl 0 0 3ms 0 3.002ms 2.5 5ms 2.5 5.002ms 0C3C3G_0_1value=i(l)*v(d)Rlower10kV7KRRRcRcC220uFV5GL10uH12C2C2R3R3V10R2VVdRupper21kU5OPAMP+-OUT+-+-S1SVON = 2VOFF = 10L110uH12RL120mC4220uFRc1RcR1RVg1AC = 0DC = 5U2G_DiodeRS = 0.001BV = 50N = 0.01IS = 1e-150Rupper130kR4R2C5C1U4OPAMP+-OUTC6C3Rlower110

10、kC7C2R5R30 SMPS Pspice Simulations2009SWJTUSWJTU33 平均模型仿真曲線 開(kāi)關(guān)模型仿真曲線 SMPS Pspice Simulations2009SWJTUSWJTU34與開(kāi)環(huán)控制的對(duì)比 瞬態(tài)響應(yīng)過(guò)沖減少了1/2 調(diào)整時(shí)間從1.2ms減少到0.2ms 電壓調(diào)整率明顯改善 SMPS Pspice Simulations2009SWJTUSWJTU35補(bǔ)充補(bǔ)充 補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的誤差放大器，有電壓型，電流型(OTA) 主功率電路和控制回路折中設(shè)計(jì)，來(lái)達(dá)到預(yù)定設(shè)計(jì)目標(biāo) K因子法整定補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)參數(shù)有很大的局限性，有些情況下可以根據(jù)如下規(guī)則整定,根據(jù)仿真結(jié)果，進(jìn)行調(diào)整：對(duì)于FesrFs/212121122zlczlcpesrpsffffffffmaxargmax2max