半橋式DC-DC變換器設(shè)計

1、精品好資料學(xué)習(xí)推薦 1 / 41 半半橋橋式式DC-DC 變變換換器器設(shè)設(shè)計計 【摘要摘要】近年來，隨著電力電子器件、控制理論的發(fā)展和人們對電源性能要求的提 高，電力電子技術(shù)引起了學(xué)者們的廣泛關(guān)注。目前一些發(fā)達國家正逐漸把電力變換 技術(shù)廣泛應(yīng)用于民用工業(yè)領(lǐng)域，我國在這一領(lǐng)域的研究起步較晚，但隨著國民經(jīng)濟 的發(fā)展，適合于不同要求的各種變換器越來越引起科研人員的關(guān)注。 本文通過對Buck變換器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理進行分析，設(shè)計出一種半橋式 DC-DC變換器，并采用閉環(huán)控制方法，將恒定的400V直流輸入變?yōu)榉€(wěn)定5V的直流輸 出，保證了系統(tǒng)的供電性能。最后利用Matlab工具對所設(shè)計的電路進行仿真,仿

2、真結(jié) 果驗證了所設(shè)計系統(tǒng)的有效性。半橋式DC-DC變換器由于電路結(jié)構(gòu)簡單，功率器件 少且功率管上受到的電壓應(yīng)力小，在中小功率場合得到了較為廣泛的應(yīng)用。本文為 進一步研究和開發(fā)相關(guān)產(chǎn)品提供借鑒。 【關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞】Buck 半橋 DC-DCMATLAB 【ABSTRACT】In recent years, with the development of power electronic devices，control theory and the increasing demand of high-quality power supply, power electronics technology

3、 has aroused widely attention from scholars. Power electronics technology is used gradually in civilian industrial areas in some developed countries. With the national economic development, the various converters for different requirements are developed and the related technology is studied by scien

4、tist and scholar. In this paper, the Buck circuit structure and working principle are analyzed and a half- bridge DC-DC converter is designed. The designed converter uses closed loop control scheme and realized the function that the power form is converted from 400 V DC voltage to 5 V DC voltage. Th

5、e output voltage is stable and the performance of the designed converter is ensured. Simulation study was carried out and effectiveness of the designed converter is verified by simulation results. 【Key words】Buck half-bridge DC-DC MATLAB 精品好資料學(xué)習(xí)推薦 2 / 41 目目 錄錄 1 緒緒 論論 .1 1.1 研究背景研究背景 .1 1.2 變換器簡介變換器

6、簡介.2 1.3 本文研究的內(nèi)容本文研究的內(nèi)容.3 2 半橋式半橋式 DC-DC 變換器的工作原理變換器的工作原理.4 2.1 半橋式半橋式 DC-DC 變換器的基本電路圖及工作原理變換器的基本電路圖及工作原理.4 2.2 BUCK變換器變換器.6 2.2.1 線路組成線路組成.6 2.2.2 工作原理工作原理.7 2.3 帶變壓隔離器的帶變壓隔離器的 DC-DC 變換器拓撲變換器拓撲.9 3 半橋式半橋式 DC-DC 變換器的系統(tǒng)設(shè)計變換器的系統(tǒng)設(shè)計.15 3.1 電路參數(shù)的計算與選取電路參數(shù)的計算與選取 .15 3.2 閉環(huán)的控制方法與實現(xiàn)閉環(huán)的控制方法與實現(xiàn).23 3.2.1 PWM 的

7、調(diào)制方法的調(diào)制方法 .23 3.2.2 PID 控制器控制器.24 3.2.3 PID 控制器的參數(shù)整定控制器的參數(shù)整定.26 3.2.4 閉環(huán)控制方法與實現(xiàn)閉環(huán)控制方法與實現(xiàn).26 4 MATLAB/SIMULINK 仿真仿真.28 4.1 MATLAB /SIMULINK .28 4.2 半橋半橋 DC-DC 變換器系統(tǒng)仿真模型的建立變換器系統(tǒng)仿真模型的建立.29 4.3.1 開關(guān)管控制脈沖仿真模塊的建立開關(guān)管控制脈沖仿真模塊的建立.31 4.3.2 實際系統(tǒng)仿真模塊的搭建實際系統(tǒng)仿真模塊的搭建.37 結(jié)束語結(jié)束語 .41 參考文獻參考文獻 .42 致致 謝謝 .43 精品好資料學(xué)習(xí)推薦

8、1 緒緒 論論 1.1 研究背景研究背景 隨著科技的發(fā)展，在人們的日常生活中，電力已成為與生產(chǎn)生活息息相關(guān) 的一部分，在各個場合，人們都需要各式各樣的電力來為其服務(wù)，然而并不是 所有的電力都能在一開始就能滿足需要，于是就要求有電力變換的過程。 直流-直流變換器（DC-DC）作為一種應(yīng)用廣泛變換器廣泛應(yīng)用于遠程及數(shù) 據(jù)通訊、計算機、辦公自動化設(shè)備、工業(yè)儀器儀表、軍事、航天等領(lǐng)域，涉及 到國民經(jīng)濟的各行各業(yè)。按額定功率的大小來劃分，DC-DC 可分為 750W 以上、 750W1W 和 1W 以下 3 大類。進入 20 世紀 90 年代，DC-DC 變換器在低功率 范圍內(nèi)的增長率大幅度提高，其中

9、6W25W DC-DC 變換器的增長率最高，這 是因為它們大量用于直流測量和測試設(shè)備、計算機顯示系統(tǒng)、計算機和軍事通 訊系統(tǒng)。由于微處理器的高速化，DC-DC 變換器由低功率向中功率方向發(fā)展是 必然的趨勢，所以 251W750W 的 DC-DC 變換器的增長率也是較快的，這主 要是它用于服務(wù)性的醫(yī)療和實驗設(shè)備、工業(yè)控制設(shè)備、遠程通訊設(shè)備、多路通 信及發(fā)送設(shè)備，DC-DC 變換器在遠程和數(shù)字通訊領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。 DC-DC 變換器將一個固定的直流電壓變換為可變的直流電壓，這種技術(shù)被 廣泛應(yīng)用于無軌電車、地鐵、列車、電動車的無級變速和控制，同時使上述控 制具有加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能，并同

10、時收到節(jié)約電能的效果。用直流斬波 器代替變阻器可節(jié)約 2030的電能。直流斬波器不僅能起到調(diào)壓的作用(開 關(guān)電源)，同時還能起到有效抑制電網(wǎng)側(cè)諧波電流噪聲的作用。 DC/DC 變換器現(xiàn)已商品化，模塊采用高頻 PWM 技術(shù)，開關(guān)頻率在 500kHz 左右,功率密度為 0.31W/cm31.22W/cm3。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展， 要求電源模塊實現(xiàn)小型化，因此就要不斷提高開關(guān)頻率和采用新的電路拓撲結(jié) 構(gòu)。目前，已有一些公司研制生產(chǎn)了采用零電流開關(guān)和零電壓開關(guān)技術(shù)的二次 電源模塊，功率密度有較大幅度的提高。 電子產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展極大地推動了開關(guān)電源的發(fā)展。高頻小型化的開關(guān)電 源及其技術(shù)已成為現(xiàn)代電子

11、設(shè)備供電系統(tǒng)的主流。在電子設(shè)備領(lǐng)域中，通常將 整流器稱為一次電源，而將 DC/DC 變換器稱為二次電源。一次電源的作用是將 單相或三相交流電網(wǎng)變換成標值為 48V 的直流電源。目前，在電子設(shè)備中用的 精品好資料學(xué)習(xí)推薦 2 / 41 一次電源中，傳統(tǒng)的相控式穩(wěn)壓電源己被高頻開關(guān)電源取代，高頻開關(guān)電源(也 稱為開關(guān)型整流器 SMR)通過 MOSFET 或 IGBT 實現(xiàn)高頻工作，開關(guān)頻率一般 控制在 50kHz100kHz 范圍內(nèi)，實現(xiàn)高效率和小型化。 因為電子設(shè)備中所用的集成電路的種類繁多，其電源電壓也各不相同,在電 子供電系統(tǒng)中，采用高功率密度的高頻 DC/DC 隔離電源模塊,從中間母線電壓

12、 (一般為 48V 直流)變換成所需的各種直流電壓，可以大大減小損耗、方便維護, 且安裝和增容非常方便。一般都可直接裝在標準控制板上，對二次電源的要求 是高功率密度。因為電子設(shè)備容量的不斷增加，其電源容量也將不斷增加。 1.2 變換器簡介變換器簡介 無論時那一種 DC/DC 變換器，主回路使用的元件只是電子開關(guān)、電感、電 容。電子開關(guān)只是迅速地開通，快速地關(guān)斷這兩種狀態(tài)，并且快速地進行轉(zhuǎn)換。 只有力求快捷，使開關(guān)快速的渡過線性放大區(qū)，狀態(tài)轉(zhuǎn)換引起的損耗才小。目 前使用的電子開關(guān)多是雙極型晶體管，功率場效應(yīng)管，逐漸普及的有 IGBT 管， 還有各種特性較好的大功率開關(guān)元件，例如 SITH（靜電感

13、應(yīng)晶閘管）和 MCT（場控制晶體閘流管） 。 變換器有以下幾類分類方式： （1） 正激變換器 在 Buck 電路的開關(guān)管與續(xù)流二極管之間加入變壓隔離 器便得到一個單端正激變換器。由于在開關(guān)管關(guān)斷時，電壓有尖刺，輸出電壓 有紋波，故多在小功率場合得到應(yīng)用。 （2） 反激變換器 是由 Buck-Boost 推演并加變壓隔離器后得到的。它的 電路簡單，能夠高效提供直流輸出，因此在要求有多組直流輸出電壓時特別常 用，它的缺點是關(guān)斷時電壓有尖刺，輸出紋波電壓過大，通常輸出功率在 250W 以下，電壓和負載調(diào)整率要求在 5%-8%左右。 （3）推挽變換器 帶中心抽頭變壓器原邊兩組線圈輪流工作的線路一般稱

14、為推挽線路。由于功率開關(guān)管電壓應(yīng)力兩倍與電源電壓，而且主變壓器原邊 s V 利用率也不如全橋、半橋那樣高，輸出電壓隨輸入電壓和負載變化而變化。但 是在低輸入電壓（如 48V）時，推挽電路比半橋或全橋優(yōu)越。因為任何時候最 多只有一個開關(guān)元件工作，對于輸出相同功率，開關(guān)損耗比較小。所以推挽在 低壓輸入的大功率變換器（1000W）得到廣泛應(yīng)用。 精品好資料學(xué)習(xí)推薦 3 / 41 （4）半橋式變換器 由兩個電容器和兩個開關(guān)管組成兩個橋，橋的對角線 接變壓器的原邊繞組，故稱半橋變換器。半橋式變換器減小了原邊開關(guān)管的電 壓應(yīng)力，結(jié)構(gòu)簡單 ，功率器件少，所以在中小功率場合得到廣泛應(yīng)用。 （5）全橋式變壓器

15、主變壓器只需要一個原邊繞組，通過正、反向的電壓 得到正、反向磁通，副邊有一個中心抽頭繞組采用全波整流輸出。因此變壓器 鐵心和繞組的最佳利用，使效率、功率密度得到提高。功率開關(guān)在非常安全的 情況下運作。在一般情況下，最大的反向電壓不會超過電源電壓，四個能量 s V 回復(fù)（再生）二極管能消除一波分由漏感產(chǎn)生的瞬間電壓。這樣無需設(shè)置能量 恢復(fù)繞組，反激能量便得到回復(fù)利用。但是，它需要較多的功率原件，成本提 高，電路略顯復(fù)雜，在導(dǎo)通的回路上，至少有兩個管壓降，因此功率消耗變大， 適用于高壓離線開關(guān)電源系統(tǒng)。 本文設(shè)計電路將 400V 恒定直流輸入變?yōu)?5V 穩(wěn)定直流輸出，輸出功率較低， 所以我們采用半

16、橋式變壓器。 1.3 本文研究的內(nèi)容本文研究的內(nèi)容 本文研究的內(nèi)容主要包括： (1) 研究半橋式 DC-DC 電力變換電路的工作原理。 (2) 研究 PWM 調(diào)制方法的機理和半橋式 DC-DC 變換電路的控制方法。 (3) 設(shè)計從 400V 到 5V 的半橋式 DC-DC 變換器。 (4) 采用 MATLAB 工具對所設(shè)計系統(tǒng)進行仿真研究。 2 半橋式半橋式 DC-DC 變換器的工作原理變換器的工作原理 2.1 半橋式半橋式 DC-DC 變換器的基本電路圖及工作原理變換器的基本電路圖及工作原理 半橋式 DC-DC 變換器是由 Buck 基本變換器串入半橋式變壓隔離器派生而 來的。因為減小了原邊

17、開關(guān)管的電壓應(yīng)力，且電路結(jié)構(gòu)簡單，在中小功率上得 到廣泛應(yīng)用，所以半橋式變換器是離線開關(guān)電源較好的拓撲結(jié)構(gòu)。下邊就對半 橋 DC-DC 變換器的工作原理進行分析。為了分析穩(wěn)態(tài)特性，簡化推導(dǎo)過程， 首先 假定： 精品好資料學(xué)習(xí)推薦 4 / 41 （1）開關(guān)晶體管、二極管均為理想元件。也就是可以瞬間的導(dǎo)通和截止， 而且導(dǎo)通時的壓降為零，截止時的漏電流為零。 （2）電感、電容是理想元件。電感工作在線性區(qū)而未飽和，寄生電阻為零， 電容的等效串聯(lián)電阻為零。 （3）輸出電壓中的紋波電壓與輸出電壓的比值小到允許忽略。 基本電路圖如下： 圖 2-1 半橋式 DC-DC 變換器基本電路圖 電容器、與開關(guān)晶體管、

18、組成橋,橋的對角線接變壓器 T 原邊繞 1 C 2 C 1r T 2r T 組,故稱半橋式變換器。 如果,某一開關(guān)晶體管導(dǎo)通時,繞組上電壓只有電 12 CC 源電壓的一半。穩(wěn)態(tài)條件下, =,當導(dǎo)通時,上的加在原邊線圈上, 1 C 2 C 1r T 1 C 1 2 s V 流過負載電流。電路通過開關(guān)管、原邊繞組、電容形成回路，此時 1r T p I 1r T 2 C 原邊繞組上下兩端極性為上正下負，經(jīng)過占空比所定的時間后,關(guān)斷。由于原 1r T 邊繞組存在，方向不變，值逐漸變小，此時 B 點為負電位，導(dǎo)通，反激 p I 4 D 能量再生，對充電。B 點連接點的電壓在阻尼電阻的作用下以振蕩形式最后

19、 2 C 恢復(fù)到原來的中心值。關(guān)閉一段時間后，給一個觸發(fā)脈沖，導(dǎo)通，原 1r T 2r T 2r T 邊繞組黑點端變負。電路通過電容、原邊繞組、開關(guān)管形成回路，重復(fù)以 1 C 2r T 精品好資料學(xué)習(xí)推薦 5 / 41 前過程。不同的是，方向變反，關(guān)斷時接點 B 擺動到正，導(dǎo)通，反激 p I 2r T 3 D 能量對充電。 1 C 副邊電路的工作如下:當導(dǎo)通時,副邊繞組電壓使導(dǎo)通,電流通過二極管 1r T 1 D 、電感、負載構(gòu)成回路，當關(guān)斷,兩個繞組電壓變?yōu)榱?。?dǎo)通時， 1 DLR 1r T 2r T 導(dǎo)通，負載上的電流與電壓方向沒有發(fā)生改變，由此形成的方波電壓，經(jīng)過 2 D 和構(gòu)成的濾波環(huán)

20、節(jié)產(chǎn)生穩(wěn)定的輸出電壓。如圖 2.2L 3 C o V 圖 2-2 原邊開關(guān)管電壓及輸出電壓波形 2.2 Buck 變換器變換器 半橋式 DC-DC 變換器是由 Buck 變換器派生而來，所以他就具有 Buck 基本變 換器的本質(zhì)特征，所以下邊我們對 Buck 變換器的結(jié)構(gòu)以及工作原理進行分析。 2.2.1 線路組成線路組成 圖 2-3(a)所示為由單刀雙擲開關(guān) S、電感原件 L 和電容 C 組成的 Buck 變換器 電路圖。圖 2-3(b)所示為由占空比 D 工作的晶體管、二極管、電感 L、電容 1r T 1 D C 組成的 Buck 變換器電路圖。電路完成把直流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓的功能。 s

21、 V o V 精品好資料學(xué)習(xí)推薦 6 / 41 VS a b S iS V1 L VL iL I0 + - RV0C +- (a) VS L + - RV0C D1 D Tr VTr Vbe (b) 圖 2-3 Buck 變換器電路 2.2.2 工作原理工作原理 1.工作過程 當開關(guān) S 在位置時，有圖 2-4（a）所示的電流流過電感線圈 L，電a sL ii 流線性增加，在負載 R 上流過的電流，兩端輸出電壓，極性上正下負。當 o I o V 時，電容在充電狀態(tài)。這時二極管承受反向電壓；經(jīng)時間后（ sL ii 1 D 1 s DT ，為 S 在 a 時間，是周期） ，當開關(guān) S 在位時，如圖

22、 2-4（b）所 1 on s t D T on t s Tb 精品好資料學(xué)習(xí)推薦 7 / 41 示，由于線圈 L 中的磁場將改變線圈 L 兩端的電壓極性，以保持其電流不變。 L i 負載兩端電壓仍是上正下負。時，電容處在放電狀態(tài)，有利于維持、 sL ii o I 不變。這時二極管，承受正向偏壓為電流構(gòu)成通路，故稱為續(xù)流二極 o V 1 D L i 1 D 管。由于變換器輸出電壓小于電源電壓，故稱它是降壓變壓器。工作中輸 o V s V 入電流，在開關(guān)閉合時，開關(guān)打開時，故是脈動的，但輸出 s i0 s i 0 s i s i 電流，在 L、C 作用下卻是連續(xù)的，平穩(wěn)的。 o I 1 D VS

23、 L + - RV0C + - +- VL iSiL (a) i=0 VL _+ + _ + _ R iL Vs C 精品好資料學(xué)習(xí)推薦 8 / 41 (b) 圖 2-4 Buck 變換器的電路工作過程 2.2.3 電路各點波形 按電感電流在周期開始時的值，可分為電感電流連續(xù)工作模式和電感電 L I 流不連續(xù)工作模式兩種，波形分別如圖 2-5（a） 、 （b）所示。 （a） （b） 圖 2-5 Buck 變換器的工作波形圖 當所選的能達到所需的輸出濾波要求時，可以選的足夠大，以便使開CL 關(guān)變換器保持在連續(xù)的工作狀態(tài)，但電容器本身沒有完美的電氣性能，所以其 內(nèi)部的等效串聯(lián)電阻將消耗一些功率。另

24、外等效串聯(lián)電阻上的壓降會產(chǎn)生輸出 紋波電壓，欲要減小這些紋波電壓，只能靠減小等效串聯(lián)電阻的值和動態(tài)電流 的值。選擇電容的類型，經(jīng)常有紋波電流的大小決定。截止頻率的高低， c f 的大小，都將影響輸出紋波電壓。在實際設(shè)計過程中，選擇電感和電容時，LC 要綜合考慮其重量、尺寸及成本等因素。從改善動態(tài)特性看，可考慮選擇小電 感，大電容值。 精品好資料學(xué)習(xí)推薦 9 / 41 2.3 帶變壓隔離器的帶變壓隔離器的 DC-DC 變換器拓撲變換器拓撲 下邊對變壓隔離器進行分析，帶變壓隔離器的變換器是從以上的基本變換 器派生、組合、演變而來的。所謂派生是指變壓隔離器插入到各基本變換器各 不同的點上而形成的電路

25、。由于變壓隔離器有單端式、并聯(lián)式、半橋式和全橋 式四種，因此，可得很多電路。 由于有了隔離功能的雙繞組，繞組可以靠匝數(shù)比不同調(diào)節(jié)變化，因此，電 路電壓增益變化不只靠占空比，還可以靠繞組匝比，這就給設(shè)計帶來了很多好 處，也大大提高了穩(wěn)定性和可靠性。 前面分析了 Buck 電路變換器,雖然它們完全可以完成直流電壓的變換。但 是,它們實際上存在著轉(zhuǎn)換功能上的局限性。例如，輸入輸出不隔離，輸入輸出 電壓比或電流比不能過大，以及無法實現(xiàn)多路輸出等。這種局限性只能用另一 種開關(guān)變換器中的重要部件變壓隔離器來克服。雙繞組變壓器的符號，必要 時在原副線圈上加上，如圖所示。這種理想的變壓隔離器的特征如下： 1)

26、從輸入到輸出能夠通過所有的信號頻率，即從理想的直流到交流都能變換； 2)變換時刻不考慮能量損耗； 3)變換中能提供任何選定的電壓和電流變化； 4)能使輸入和輸出之間完全隔離。 顯然，像上述這種完美的變壓器，實際上是不存在的。然而，許多和這種 理想變壓器特性近似的電路確實存在的。最常見的用在開關(guān)變換器中的變壓隔 離器如圖 2-6(a)所示。電路由高頻變壓器和開關(guān)組成，導(dǎo)通周期幾乎可以是整 個工作周期，與變比由匝比決定。由于磁通有單方向變化的特點，此電路 s V o V 稱為單端變壓隔離電路。當兩個單端變壓隔離電路并聯(lián)時構(gòu)成如圖 2-6（b）所 示電路，此時鐵心的磁通有雙向變化，稱為雙端變壓隔離電

27、路。 1 T 精品好資料學(xué)習(xí)推薦 10 / 41 圖 2-6 單端變壓隔離器和并聯(lián)的變壓隔離器 在圖 2-6 所示的并聯(lián)的變壓隔離器中，當原邊的兩個開關(guān)（和）交替導(dǎo)通 1 S 2 S 50%間隔時間（即占空比比不調(diào)整）時，直流電壓通過帶中心抽頭的副邊繞 s V 組及二極管、就可以得到不同于的另一直流電壓，變比由匝比決 s N 1 D 2 D s V o V 定。開關(guān)和交替導(dǎo)通，每次導(dǎo)通周期是整個開關(guān)周期的 50%。開關(guān)交替的 1 S 2 S 作用是在的原邊產(chǎn)生一個對稱的交流電壓，即通過控制開關(guān)和的動 1 T p N 1 S 2 S 精品好資料學(xué)習(xí)推薦 11 / 41 作速率使變壓器成為通常的高

28、頻交流變壓器。 1 T 輸出與輸入電壓關(guān)系為 （2.1） s os p N VV N 用原副邊匝比提供了變壓器所要求的電壓增益，副邊繞組二端 1 T s p N M N 的交流電壓，經(jīng) 、整流后得到由式（2.1）確定的直流電壓。因此圖 2-6 1 D 2 D 所示的電路完成了兩級串聯(lián)（直流到交流及交流到直流）的轉(zhuǎn)換作用，從而實 現(xiàn)了直流到直流的轉(zhuǎn)換功能。 在變壓隔離器工作中，不導(dǎo)通的原邊開關(guān)兩端承受的電壓是 2，當原邊 s V 的兩個開關(guān)各自導(dǎo)通的時候，兩個開關(guān)中的開關(guān)峰值電流是相等的，即等于輸 入平均電流。另外，原邊開關(guān)接成圖 2-7 所示的兩種形式也得到廣泛應(yīng)用， s I 它們分別稱為半橋

29、、全橋變壓隔離變換器。 在圖 2.7（a）所示的半橋式電路中，開關(guān)和交替地導(dǎo)通，當開關(guān)導(dǎo) 1 S 2 S 1 S 通時，關(guān)斷，然后反之。任何一個斷開的開關(guān)其兩端的電壓等與源電壓， 2 S s V 而流過任何一個導(dǎo)通開關(guān)的峰值電流是平均源電流的兩倍（與圖 2.6 所示電 s I 路同等輸出功率相比） 。因為斷開的開關(guān)兩端電壓比圖 2.6 所示的電路減小了,所 以較廣泛采用。但是，當電源電壓較低時，通常采用圖 2.6 所示的并聯(lián)連接方 法，因為任何一個導(dǎo)通的原邊開關(guān)只流過源電流。值得指出，原邊半橋式接 s I 法中，變壓器的原邊電壓在理論上是輸入電壓的一半。因此，對于給定、 s V s V 時，繞

30、組、只需要較少的匝數(shù)。 o V p N s N 圖 2.7(b) 所示的全橋式電路中,在變換過程中的第一個半周內(nèi),開關(guān)和 1 S 同時閉合，然后在第二個半周期和也同時閉上。任何一個斷開的開關(guān)端 4 S 2 S 3 S 電壓均等于源電壓；流過任何一個導(dǎo)通開關(guān)的峰值電流均等于平均源電流。因 為全橋式變壓隔離器開關(guān)承受最 精品好資料學(xué)習(xí)推薦 12 / 41 小的開關(guān)電壓和最小的電流強度，所以這個方案常用在大功率變換器上（例如 大于 750W） 。 圖 2-7 半橋和全橋變壓隔離器連接方式 圖 2.6（a）所示的單端方案，有線路簡單的突出優(yōu)點，廣泛應(yīng)用在輸出為 低、中功率的變換器電路中。但它也有一些缺

31、點，例如它的輸入電流是脈動的， 幅度由的占空比和的平均值決定。因此，常需用一種低通濾波輸入裝置來 1 S s I 精品好資料學(xué)習(xí)推薦 13 / 41 平滑這些電流脈動。 由上述可知，變壓隔離器（有的文獻稱為直流變壓器）實際上是一個由開 關(guān)和高頻變壓器電路組成的，它是組件不是單一的原件。開關(guān)的占空比固定不 變，電壓增益靠高頻變壓器原副邊的匝數(shù)比來確定。 實際上,變壓隔離器并不單獨使用，而是插入到各種基本變換器中，達到輸 入/輸出隔離的效果。這時電壓增益，不單靠開關(guān)占空比調(diào)節(jié)，也可以通過 M 繞組變化調(diào)節(jié)，使晶體管占空比在更合理的范圍工作（不大也不?。?。插入到某 合適的地方，串聯(lián)的開關(guān)可以簡化為

32、一個，電感可能成了電流源的原件，使 L 輸入電流近似為方波，消除因變壓器漏電感造成的過電壓。甚至有時移動后的 晶體管驅(qū)動有了其他特點，如抗干擾性強，容易調(diào)試等。 3 半橋式半橋式 DC-DC 變換器的系統(tǒng)設(shè)計變換器的系統(tǒng)設(shè)計 3.1 電路參數(shù)的計算與選取電路參數(shù)的計算與選取 3.1.1 主要概念及公式主要概念及公式 半橋式 DC-DC 變換器是在 Buck 變換器中插入半橋式變壓隔離器派生而來 的，所以它就具有 Buck 基本變換器的本質(zhì)特征。因此，下邊我們對 Buck 基本 電路的參數(shù)方程分析，這些對半橋式 DC-DC 變換器也是一樣滿足的。 （1） 電感電流連續(xù)與不連續(xù)電感電流連續(xù)與不連續(xù)

33、 下面分析一下在 Buck 基本電路中，開關(guān)閉合和斷開的情況與輸出電壓的 關(guān)系。在圖 3.1 中,設(shè)開關(guān) S，閉合時間為，開關(guān) S 關(guān)斷時間 11ONs ttDT ； 212OFFs tttD T 精品好資料學(xué)習(xí)推薦 14 / 41 VS a b S iS V1 L VL iL I0 + - RV0C +- 圖 3-1 Buck 變換器電路 ，稱為接通時間占空比，體現(xiàn)了開關(guān)接通時間占周期的百分值， 1 1 ON s t D T 1 D ，稱為斷開時間的占空比，體現(xiàn)了開關(guān)斷開時間占周期的百分值。根 2 1D 2 D 據(jù)假定（1）很明顯，。 12 1DD 在輸入輸出不變的前提下，當開關(guān) S 在位時

34、，波形如圖 3-2所示，a 1 0 t 電感電流平均值，電感電流線性上升增量為 o Lo V II R 精品好資料學(xué)習(xí)推薦 15 / 41 （a）（b） 圖 3-2 Buck 變換器工作波形圖 （3.1） 1 111 0 t sososo Ls VVVVVV idttDT LLL 式中 電流增量(A)； 1L i 輸入電源電壓(V)； s V 輸出電壓(V)； o V 電感(H)；L 開關(guān)周期(s)； s T 開關(guān)接通時間占空比。 1 D 當開關(guān) S 在位時，如圖 3.2（a）時間段所示，電流增量為b 12 tt L i （3.2） 2 1 22112 ()() t oooo Lsss t V

35、VVV idtttTDTD T LLLL 由于穩(wěn)態(tài)時這兩個電流變化量相等，即，所以 12LL ii 精品好資料學(xué)習(xí)推薦 16 / 41 又因為 整理得 121 (1) sooo sss VVVV DTD TD T LLL 12 1DD （3.3） 1os VV D 式（3.3）表明，輸出電壓隨占空比而變化，由于，故， o V 1 D 1 1D os VV 是電壓增益，表示為 M，在本電路中 o s V V 1 o s V MD V （3.4） 如圖所示，電壓增益 M 由開關(guān)接通時占空比決定，即變換器有很好的 1 D 控制特性。 圖 3-3 Buck關(guān)系圖 1 ()Mf D 當電感 L 較小，負

36、載電阻較大時，或者較大時，將出現(xiàn)電感電流以下降 s T 到零，新的周期卻尚未開始的情況；在新的周期，電感電流從零開始線性增加。 這種工作方式稱電感電流不連續(xù)的模式，波形圖如圖 3.2（b）所示。 精品好資料學(xué)習(xí)推薦 17 / 41 圖 3-4 連續(xù)和不連續(xù)的狀態(tài)下，Buck 變換器電壓增益 M 與占空比的函數(shù)關(guān)系 1 D （2）連續(xù)與不連續(xù)的臨界條件）連續(xù)與不連續(xù)的臨界條件 在連續(xù)與不連續(xù)狀態(tài)之間有個臨界狀態(tài)，由圖 3.2（a） （b）所示圖形知 L i 臨界狀態(tài) （3.13） 1 2 Lo iI 考慮式（3.2）和式（3.6） ， 整理得 （3.14） 2 2 s DL T R 式（3.14

37、）為臨界條件的表達式。該即定義為臨界電感，可表示為 L R L （3.15） 2 2 21 (1) 2222 ooo cssoff ooos VVVD R LTD TtD IIP f 式中 開關(guān)管關(guān)斷時間（s） ；開關(guān)工作頻率（Hz） ， off t r T s f ； 1 s s f T 2 4 0.2 5 0.0000550 22 1 10 cs D R LTHH 精品好資料學(xué)習(xí)推薦 18 / 41 取 得1.2 c LL1.260 c LLH （3）紋波電壓）紋波電壓 o V 流經(jīng)電容的電流是，對電容充電產(chǎn)生的電壓稱為紋波電壓， C i() Lo iI C i o V 其波形如圖 3.5

38、 所示。當為 的線性函數(shù)時 C it 2 1 11 1 () 2228 t sLL oCs t TII Vi dtT CCC （3.16） 把式（3.2）代入式（3.16）得 （3.17） 2 2 21 () 88 oo oss VV D Vtt TT LCLC 系統(tǒng)誤差要求 1%，紋波電壓5 1% 20.1 o VV 28 2 5 5 0.2 10208 88 6 100.1 o s o V D CTF L V 式中為關(guān)斷時間占空比 2 D 121 21 1 s ss Tttt DD TT 精品好資料學(xué)習(xí)推薦 19 / 41 圖 3-5 電容電壓和電流波形 由式（3.15）知，對于和為固定值

39、時，降壓變壓器的電流連續(xù)與否是 c L 2 D 由確定的。當?shù)臍W姆值增大時，工作狀態(tài)將從連續(xù)轉(zhuǎn)化為不連續(xù)。另一方RR 面，如果和是固定的，則電感器的時，其工作狀態(tài)由連續(xù)轉(zhuǎn)化為R 2s D T c LL 不連續(xù)。當增大時，即減小，則保持開關(guān)變換器在連續(xù)工作狀態(tài)的降低。 s f s T c L 仔細地觀察圖 3-2（a）和（b）的波形，可以推出 Buck 變換器的一些性質(zhì) 特點。 是在內(nèi)的平均值。時有時無；則是平直的。因此，變換器可以 o V 1 V s T 1 V o V 簡單地看成是一個有低通濾波器的電壓斬波器7。低通濾波器的作用就是濾去 中隨時間而變化的交流分量。所以低通濾波器的頻率比開關(guān)頻

40、率要低得 1 V c f s f 多。由于是的平均值，而的峰值為直流電源電壓，所以總是比小。 o V 1 V 1 V s V o V s V 精品好資料學(xué)習(xí)推薦 20 / 41 注意，的波形在兩種不同的工作狀態(tài)下其形狀是不同的。連續(xù)狀態(tài)時， 1 V 在 期間，在期間，。的平均值是由決定的，而且在 1 t 1s VV 21 tt 1 0V 1 V 1 D 理想情況下，在這個線路模型中，與無關(guān)。然而，在不連續(xù)的狀態(tài)中，在 o V R 期間，有部分時間為零，部分時間。所持續(xù)的時間由決定， 2 t 1 V 1o VV 1 0V R 所以不連續(xù)，由和決定的。由于不連續(xù)時，中存在的臺階，所 o VR 1

41、D 2 t 1o VV 以，在和的值相同時，不連續(xù)狀態(tài)中的較連續(xù)時的大。 s V 1 D o V o V 輸入電流是脈動的，與降壓變換器的連續(xù)與否狀態(tài)無關(guān)。這個脈動電流， s i 在實際應(yīng)用中應(yīng)受到限制，以免影響其他電器正常工作。通常，電源和變換 s V 器的輸入端之間會加上一些輸入濾波器，這種濾波器必須在開關(guān)變換器設(shè)計的 早期階段和建立模型過程就要預(yù)先進行考慮3。否則，在開關(guān)變換器與輸入濾 波器聯(lián)接時，可能會引起意外的自激振蕩。 和兩個值決定的平均值。對沒有功率損耗的理想 Buck 變換器中， o VR s i s I 電源變換效率為 100%，因此有。因為是一個輸出恒定電壓常數(shù), 2 o

42、ss V V I R o Vk 故可得 (3.18) 2 s s k I V R 式(3.18)說明與、兩個值的乘積成反比例。瞬時值的上升部分與 s I s VR s i 相同。當變化時，應(yīng)使變化，以便使保持恒定制。的幅值是變化的， L i s V 1 D o V s i 但其最大幅值在一定時則不變。在一定的輸入功率下，如變換器工作在不 b I s V 連續(xù)狀態(tài)模型時，是很大的。這意味著變換器的功率晶體管和續(xù)流二極管 b I r T 必須具有較高的峰值電壓和電流。由于這個和其他重要的原因，在高功率應(yīng) 1 D 用中，變換器應(yīng)避免不連續(xù)工作狀態(tài)（即使電感較大和由此引起的成本提高） 。 在負載變動較

43、大的場合，也可使用變值扼流器，他的電感數(shù)值隨著通過它本身 的電流而變化19。 精品好資料學(xué)習(xí)推薦 21 / 41 當小電流通過時，電感值大，但隨電流增大，電感值卻逐漸變小。這一方 法非常有用，但這一個“變值”電感將由開關(guān)變換器附加濾波器的截至頻率 變動，使設(shè)計問題復(fù)雜化，即往往使得閉環(huán)控制的穩(wěn)定變得很困難。 c f 輸出濾波器的截止頻率定義式為 c f （3.19） 1 2 c f LC 當所選的能達到所需的輸出濾波要求時，可以選的足夠大，以便使開CL 關(guān)變換器保持在連續(xù)的工作狀態(tài)，但電容器本身沒有完美的電氣性能，所以其 內(nèi)部的等效串聯(lián)電阻將消耗一些功率。另外等效串聯(lián)電阻上的壓降會產(chǎn)生輸出 紋

44、波電壓，欲要減小這些紋波電壓，只能靠減小等效串聯(lián)電阻的值和動態(tài)電流 的值。選擇電容的類型，經(jīng)常有紋波電流的大小決定。截止頻率的高低， c f 的大小，都將影響輸出紋波電壓。在實際設(shè)計過程中，選擇電感和電容時，LC 要綜合考慮其重量、尺寸及成本等因素。從改善動態(tài)特性看，可考慮選擇小電 感，大電容值。 （4）變壓器設(shè)計）變壓器設(shè)計 (3.20) 1 2 2 s son os ps VD Vt VN nN T 式中 -原邊繞組電壓(V) s V -原邊繞組匝數(shù)(匝) p N -副邊繞組匝數(shù)(匝) s N -其中一管導(dǎo)通的占空比D onon sonoff tt Ttt -工作周期(s) s T 精品好

45、資料學(xué)習(xí)推薦 22 / 41 ,所以由 12 0.8DD 1 2 2 s son os ps VD Vt VN nN T 電路的輸入電壓,輸出電壓,且電路工作在連續(xù)模式,故得400 S VV5 O VV 32 1 p s N N 取原邊線圈匝數(shù) 3200 匝 副邊兩個繞組各取 100 匝。 圖 3-6 半橋式 DC-DC 變換器的基本電路圖 （5）其它參數(shù)的選?。┢渌鼌?shù)的選取 在這個小功率變換器中，為了有利于控制性能，而又不引起太多損耗，在 原邊回路中串聯(lián)一個電阻，取。 5 1 1 10R 12 470CCF 3.2 閉環(huán)的控制方法與實現(xiàn)閉環(huán)的控制方法與實現(xiàn) 3.2.1 PWM 的調(diào)制方法的

46、調(diào)制方法 PWM 控制技術(shù)，是利用逆變器裝置中半導(dǎo)體開關(guān)的開通和關(guān)斷， 把直流電壓轉(zhuǎn)化變成一定規(guī)律的電壓脈沖序列，以實現(xiàn)調(diào)頻、調(diào)壓和消 除諧波三個目的的技術(shù)。 本章利用的就是等脈寬 PWM 法，利用直線與 三角波進行比較，下圖就是我們所需要的開關(guān)觸法脈沖， 精品好資料學(xué)習(xí)推薦 23 / 41 圖 3-7 原邊開關(guān)管的電壓和觸發(fā)脈沖波形 3.2.2 PID 控制器控制器 PID 控制器是最早發(fā)展起來的控制策略之一。因為 PID 控制器所涉及的設(shè) 計算法和控制結(jié)構(gòu)都是很簡單的，并且十分適用于工程應(yīng)用背景，此外 PID 控 制方案并不要求精確的控制對象的數(shù)學(xué)模型，且采用 PID 控制的控制效果一般

47、是比較令人滿意的，所以工業(yè)界實際應(yīng)用中 PID 控制器是應(yīng)用最廣泛的一種控 制策略，且都是比較成功的。 連續(xù) PID 控制器是如圖 3.8 所示的串聯(lián)控制器的一種常用類型。在實際生 活中，PID 控制器計算出來的控制信號還應(yīng)該經(jīng)過一個驅(qū)動器后去控制受控對 象，而驅(qū)動器一般可以近似為一個飽和非線性環(huán)節(jié)，這是 PID 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如 圖 3-1 所示。在控制系統(tǒng)中可能存在各種各樣的擾動信號。另外，在實際控制 中，用于檢測輸出信號的儀器也難以避免得存在噪聲擾動信號，可以理解成高 頻率噪聲信號，定義成量測噪聲。 精品好資料學(xué)習(xí)推薦 24 / 41 圖 3-8 PID 類控制器的基本結(jié)構(gòu) 連續(xù) PID

48、控制器的最一般形式為 0 t pid de t u tK e tKedK dt 其中,和分別是對系統(tǒng)誤差信號及其積分與微分量的加權(quán)，控制器 p K i K d K 通過這樣的加權(quán)就可以計算出控制信號，驅(qū)動受控對象模型。如果控制器設(shè)計 得當，控制信號將能使誤差按減小的方向變化，達到控制要求。 PID 控制的結(jié)構(gòu)簡單，另外，這三個加權(quán)系數(shù),和都有明顯的物理 p K i K d K 意義：比例控制器直接影響應(yīng)于當前的誤差信號，一旦發(fā)生誤差信號，則控制 器應(yīng)立即發(fā)生作用，以減少偏差。 一般情況下，的值大則偏差將變小，且減小對控制中的負載擾動的敏感 p K 度，但也將對測量噪聲更敏感。考慮根軌跡分析，無

49、限制的增大閉環(huán)系統(tǒng)不 p K 穩(wěn)定；積分控制器對以往的誤差信號發(fā)生作用，引入積分控制能消除控制中的 靜態(tài)誤差，但的值增大可能增加系統(tǒng)的超調(diào)量、導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩，而小則會 i K i K 使得系統(tǒng)響應(yīng)趨于穩(wěn)定值的速度減慢；微分控制器對誤差的導(dǎo)數(shù)，亦即誤差的 變化率發(fā)生作用，又一定的預(yù)報功能，能在誤差有大的變化趨勢時施加合適的 控制。的值增大能加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，減小調(diào)節(jié)時間，過大時會因系統(tǒng)噪 d K 聲或受控對象的大時間延遲出現(xiàn)問題。 精品好資料學(xué)習(xí)推薦 25 / 41 3.2.3 PID 控制器的參數(shù)整定控制器的參數(shù)整定 PID 控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計的核心內(nèi)容。它是根據(jù)被控過程的 特性確

50、定 PID 控制器的比例系數(shù)、積分時間和微分時間的大小。PID 控制器參 數(shù)整定的方法很多，概括起來有兩大類：一是理論計算整定法。它主要是依據(jù) 系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過理論計算確定控制器參數(shù)。這種方法所得到的計算數(shù)據(jù) 未必可以直接用，還必須通過工程實際進行調(diào)整和修改。二是工程整定方法， 它主要依賴工程經(jīng)驗，直接在控制系統(tǒng)的試驗中進行，且方法簡單、易于掌握， 在工程實際中被廣泛采用。 PID 控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng)曲線法和衰減 法。三種方法各有其特點，其共同點都是通過試驗，然后按照工程經(jīng)驗公式對 控制器參數(shù)進行整定?，F(xiàn)在一般采用的是臨界比例法。利用該方法進行 PID 控 制

51、器參數(shù)的整定步驟如下： (1)首先預(yù)選擇一個足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作 (2)僅加入比例控制環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩，記下 這時的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期 (3)在一定的控制度下通過公式計算得到 PID 控制器的參數(shù) 在實際調(diào)試中，只能先大致設(shè)定一個經(jīng)驗值，然后根據(jù)調(diào)節(jié)效果修改。 工程整定方法的具體步驟：參數(shù)整定找最佳，從小到大順序查；先是比例 后積分，最后再把微分加；曲線振蕩很頻繁，比例度盤要放大；曲線漂浮繞大 灣，比例度盤往小扳；曲線偏離回復(fù)慢，積分時間往下降；曲線波動周期長， 積分時間再加長；曲線振蕩頻率快，先把微分降下來；動差大來波動慢，微分 時間應(yīng)加長；理想曲線兩

52、個波，前高后低 4 比 1；一看二調(diào)多分析，調(diào)節(jié)質(zhì)量 不會低。 3.2.4 閉環(huán)控制方法與實現(xiàn)閉環(huán)控制方法與實現(xiàn) 為了將輸出電壓穩(wěn)定控制在 5V，我們對系統(tǒng)采用閉環(huán)控制。當輸出電壓波 動時,通過調(diào)整開關(guān)管的導(dǎo)通占空比來調(diào)節(jié)輸出電壓。閉環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖 3.9 所示，由給定環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)、校正環(huán)節(jié)、放大環(huán)節(jié)、執(zhí)行機構(gòu)、被控對象 和檢測裝置組成。給定環(huán)節(jié)定義為輸出電壓 5V；檢測環(huán)節(jié)將實際輸出的電壓檢 測出來；比較環(huán)節(jié)將要求的輸出電壓 5V 與實際輸出電壓作比較求取偏差；校 精品好資料學(xué)習(xí)推薦 26 / 41 正環(huán)節(jié)將根據(jù)偏差的極性、大小調(diào)整開關(guān)管的通斷時間；放大環(huán)節(jié)將校正環(huán)節(jié) 的輸出調(diào)整為適

53、當?shù)谋壤?圖 3-9 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 設(shè)計閉環(huán)控制回路如圖 3.10 所示，控制回路由 PID 控制器，限幅元件，比 例環(huán)節(jié)組成。將輸出電壓取為反饋，極性取負；要求的穩(wěn)態(tài)輸出電壓 5V 作為 給定，極性取正。將輸出電壓與給定電壓作比較，經(jīng)過 PID 調(diào)節(jié)、限幅后，與 給定電壓 5V 相加，再經(jīng)過比例縮小，作為 PWM 調(diào)制中的比較電壓。其中， PID 控制器起到放大偏差、消除誤差的作用，為了避免積分環(huán)節(jié)將偏差無限積 分、放大，可能燒壞元件，所以必須引入限幅環(huán)節(jié)。將調(diào)節(jié)過的偏差信號與給 定電壓相減作為比較電壓。比例環(huán)節(jié)參數(shù)的設(shè)定：當系統(tǒng)輸出電壓等于 5V 時， 偏差信號為零，經(jīng)限幅環(huán)節(jié)后依然為

54、零，再與要求的輸出值 5V 相加，經(jīng)過比 較器后，此時占空比應(yīng)恰好為 0.8，所以比例環(huán)節(jié)的參數(shù)應(yīng)選為 0.04。 圖 3-10 PID 控制回路 精品好資料學(xué)習(xí)推薦 27 / 41 4 Matlab/Simulink 仿真仿真 4.1 MATLAB/SIMULINK 美國 Mathwork 公司于 1967 年推出了矩陣實驗室“Matrix Laboratory”（縮寫 為 Matlab）這就是 matlab 最早的雛形。開從 matlab 誕生開始，由于其高度的集 成性及應(yīng)用的方便性，在高校中得到了極大的歡迎。由于它使用方便，能非常 快的實現(xiàn)科研人員的設(shè)想，極大的節(jié)約了科研人員的時間，受到

55、了大多數(shù)科研 人員的支持。 Matlab 是一種解釋性執(zhí)行語言，具有強大的計算、仿真、繪圖等功能。由 于它使用簡單，擴充方便，尤其是世界上有成千上萬的不同領(lǐng)域的科研工作者 不停的在自己的科研過程中擴充 matlab 的功能，使其成為了巨大的知識寶庫。 科研工作者通?？梢酝ㄟ^ matlab 來學(xué)習(xí)某個領(lǐng)域的科學(xué)知識，這就是 matlab 真 正在全世界推廣開來的原因。另外，,matlab 和其他高級語言也具有良好的接口， 可以方便的實現(xiàn)與其他語言的混合編程，進一步拓寬了 matlab 的應(yīng)用潛力。 SIMULINK 是 The Works 公司于 1990 年推出的產(chǎn)品，是用于 MATLAB 下

56、 建立系統(tǒng)框圖和仿真的環(huán)境。主要用于動態(tài)系統(tǒng)的仿真.整個 SIMULINK 模塊 庫是由各個模塊組構(gòu)成。SIMULINK 模塊庫中提供了建立系統(tǒng)模型所需的大部 分模塊,進入 MATLAB 環(huán)境后,只需鍵入 SIMULINK 命令就可打開該模塊庫 ,用 戶可以根據(jù)自己的系統(tǒng)選擇所需的模塊 ,進入相應(yīng)的模塊組找到該模塊,將其用 鼠標拖到自己的系統(tǒng)模型中,然后用鼠標劃線連起來 ,就構(gòu)成了系統(tǒng)的 SIMULINK 描述。系統(tǒng)的模型建好后 ,用戶可以根據(jù)系統(tǒng)的不同需要 ,設(shè)置或 更改模塊的參數(shù) ,然后打開仿真菜單(Simulation)，設(shè)置仿真參數(shù)，起動仿真過 程。仿真過程中，用戶以通過輸出示波器 (

57、Scope)觀察各個所需觀察點的波形， 或是通過 plot 命令在方針結(jié)束后繪圖。 4.2 半橋半橋 DC-DC 變換器系統(tǒng)仿真模型的建立變換器系統(tǒng)仿真模型的建立 仿真系統(tǒng)要求：設(shè)計一個半橋式 DC-DC 變換器，要求將 400V 直流電壓降 壓至 5V，負載為 5，輸出功率為 5W,開關(guān)頻率為 10KHz。穩(wěn)態(tài)誤差在 1以 內(nèi)，快速性較好。 精品好資料學(xué)習(xí)推薦 28 / 41 圖 4-1 系統(tǒng)仿真模型 圖 4.1 是對半橋 DC-DC 變換器系統(tǒng)的模型的搭建。為了避免當兩個開關(guān)管 同時導(dǎo)通時造成的直流回路短路,故控制每個開關(guān)管占空比為 40%，根據(jù)變壓器 計算，線圈匝數(shù)為，滿足使半橋 DC/DC 變換器將 400V 的直流輸入變壓至32:1 要求的 5V，并且動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)指標均符合要求。 4.3.1 開關(guān)管控制脈沖仿真模塊的建立開關(guān)管控制脈沖仿真模塊的建立 圖 4-2 控制回路載波三角波的生成 精品好資料學(xué)習(xí)推薦 29 / 41 使用信號發(fā)生器輸出 sawtooth 的三角波。幅值為 2 頻率為 20KHZ 圖 4-3 三角波發(fā)生器產(chǎn)生的三角波 取絕對值，負變正，然后向下平移一個單位 圖 4-4 所需求的三角波 得出我們所需要的三角波。 然后是控制過程 精品好資料學(xué)習(xí)推薦 30 / 41 圖 4-5 開關(guān)管脈沖信