Saber可以說是在電子電路設(shè)計(jì)中最常用的一種模擬仿真軟件。設(shè)計(jì)者們經(jīng)常使用這款軟件來對(duì)各種設(shè)計(jì)方式進(jìn)行建模和仿真分析。本文就將介紹一款數(shù)字控制的全橋軟開關(guān)電源仿真主電路部分。感興趣的朋友快來看一看吧。

開關(guān)電源技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)如今的階段，數(shù)字化已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。它可以實(shí)現(xiàn)快速、靈活的控制設(shè)計(jì)，改善電路的瞬態(tài)響應(yīng)性能，使之速度更快、精度更高，可靠性更強(qiáng)。因此，本文基于Saber仿真軟件對(duì)采用數(shù)字控制的大功率移相控制全橋ZVS電源系統(tǒng)（12V/5000A）進(jìn)行了建模、仿真，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了分析。

主電路的建模

移相控制全橋ZVS2PWM變換器電路實(shí)現(xiàn)簡單、工作可靠，而且充分利用了器件的寄生參數(shù)，不需要加入輔助電路，比較適合大功率低壓大電流的應(yīng)用場(chǎng)合，其主電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1移相控制全橋ZVS2PWM電源系統(tǒng)主電路

圖2IGBT等效結(jié)構(gòu)圖

Saber軟件提供了功率器件建模工具M(jìn)odelAr2chitect，如圖2所示為該工具提供的IGBT等效電路模型，根據(jù)實(shí)際器件的參數(shù)調(diào)整圖2中的各個(gè)參數(shù)值即可完成建模。本系統(tǒng)采用IGBT的型號(hào)為CM400HA-24E，其額定參數(shù)為1200V/400A。電容c1~c4為外接諧振電容，其中c1=c3，c2=c4。

高頻變壓器采用兩個(gè)單元變壓器串并聯(lián)的組合方式，它可以使并聯(lián)的輸出整流二極管之間實(shí)現(xiàn)自動(dòng)均流，并且使得變壓器的設(shè)計(jì)模塊化，簡化變壓器的制作工藝，降低損耗。原邊用串聯(lián)電感l(wèi)r作為變壓器的等效漏感，用電流控制電壓源（CCVS）模塊來代替具有電流采樣作用的霍爾電流傳感器。

次級(jí)輸出采用倍流整流電路結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中電感電流和變壓器次級(jí)電流小，整流管導(dǎo)通損耗及變壓器銅損較小；該結(jié)構(gòu)具有雙電感交錯(cuò)濾波，可在電感值較小的前提下，減小電流紋波，提高動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能。

圖3

先寫個(gè)變壓器的基本公式。Np*Ipk=Ns*Ipks（變壓器次級(jí)只有一個(gè)繞組Ns）、Np、Ipk、Ns、Ipks分別是初級(jí)圈數(shù)，初級(jí)峰值電流，次級(jí)圈數(shù)，次級(jí)峰值電流。

圖4

當(dāng)工作在DCM模式時(shí)，輸出電流是次級(jí)電流（如圖的三角形）在一個(gè)工作周期的平均值，所以：Io=（Td/T）*Ipsk/2，其中T為工作周期。

Np*Ipk=Ns*Ipks

所以Ipks=Np*Ipk/Ns

將Ipks=Np*Ipk/Ns代入Io=（Td/T）*Ipsk/2

得到Io=（Td/T）*（Np*Ipk/Ns）/2

可以看出Np，Ns為常數(shù)，只要固定Ipk，和Td/T就可以得到固定的電流輸出。市面上很多IC固定Ipk的方式是限制初級(jí)MOS取樣電阻上的峰值電壓，同時(shí)為了避免寄生電容在導(dǎo)通時(shí)產(chǎn)生的電流尖峰，會(huì)加入一段消隱時(shí)間。

Td/T是由IC內(nèi)部固定的。OB的是0.5（他是給出TD同頻率的關(guān)系），BYD的1508是直接給來的0.42。仙童的沒有直接給出1317沒直接給出這個(gè)值，而是給出了一個(gè)計(jì)算初級(jí)電流的公式。也是間接告訴了Td/T。

CC時(shí)，在不同輸出電壓情況下，工作在PFM模式以保證固定的Td/T而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的輸出電流。這就是實(shí)現(xiàn)恒流的基本原理，輸出電壓變化時(shí)能保證電流不變。只要保證ICTd/T的精度，以及初級(jí)峰值電流的限流精度就可以得到較高的輸出電流精度。這兩部分基本上取決于IC。取樣電阻保證1%是沒有問題的。

以上就是采用數(shù)字控制全橋軟開關(guān)電源的Saber仿真主電路部分，通過如此圖文并茂的介紹，大家是否已經(jīng)對(duì)主電路的建模方式及注意事項(xiàng)有所了解了呢？在之后的文章中，小編將繼續(xù)為大家介紹Saber仿真電路的數(shù)字控制部分內(nèi)容。