準方波諧振仿真從簡化模型中受益 - 電源網

1、準方波諧振仿真從簡化模型中受益作者：安森美半導體,Christophe準方波諧振拓撲又稱為準諧振(QR)系統(tǒng)，因其具有許多優(yōu)點而日益普及。如果用綜合性的瞬態(tài)Spice模型幫助設計電源，由于其包含的特性過多，其中如靜態(tài)電流、短路保護等對于初次評估計算值而言是毫無用處的，因此反而會使計算時間增加，反覆運作變得困難且冗長。本文將簡要地論述通用QR模型的基礎，其主要特點是執(zhí)行速度。盡管準諧振系統(tǒng)看似復雜，但它具有許多優(yōu)點，如：?通過使重啟電源開關與最小化MOSFET漏極上的電壓同步進行，實現(xiàn)零電壓開關(ZVS)，因而容性損耗減至極小。?由于變頻器在不連續(xù)導電模式下工作，因而可通過檢測次級電流歸零，方便

2、地實現(xiàn)同步整流。只需一個簡單的比較器來斷開起二極管作用的有源開關。?寄生輻射小。因為其包絡不像實際剛性開關的波形那么陡峭；而且，實現(xiàn)ZVS后，寄生輻射峰值出現(xiàn)在開關接通之后，開關接通時所有電容器幾乎都要放電。?導通時間取決于輸入電壓，減小儲能電容可以方便地實現(xiàn)高頻顫動，從而使100Hz的波紋調制工作頻率?；貟呤絈R系統(tǒng)要求檢測磁芯去磁以便正常工作。這就是說，導通時控制器將功率開關接通，并按Vin / Lp(Vin為整流后的儲能電壓，Lp為初級電感)以A/ms的速度對磁芯進行磁化。當峰值電流達到由負載/線路決定的值時，開關斷開，儲藏在初級電感中的所有能量傳到次級。現(xiàn)在初級電流以另一個速度減少，它

3、不再受Vin的影響，而是受“回掃”電壓 Vout+Vf x N/Lp的限制，其中Vout是輸出電壓，Vf是次級整流管在給定峰值電流下的正向壓降，N為次級對初級的匝數(shù)比。圖1和圖2對于在一個開關周期內這些信號如何變化的問題作出了必要的說明?？偟膩碚f，控制器需要在Ipeak時斷開開關，等到磁芯去磁后再次接通開關，開始另一個循環(huán)。反饋回路的作用就是不斷地調整峰值電流，從而調整輸出電壓到給定線路/負載的要求值。圖 3 是QR控制器典型的內部結構，從中我們可以看到不同的部分：?用于檢測磁芯去磁的電路，通常通過監(jiān)測由輔助繞組提供的電壓進行，該電壓公式。這一功能由一個比較器完成，我們在后文中會介紹。?在電流

4、模式下工作的QR控制器中應當有一個閂鎖電路。當達到峰值電流設定值時，開始去磁。?快速電流比較器，當達到初級電平時對閂鎖電路復位?？刂破髦凶钪匾牟糠质谴判救ゴ艡z測，它包含一個滯后比較器，如圖4所示。一個齊納二極管鎖定了輔助電平(通過一個串聯(lián)電阻限流)，同時也構成一個真正的集成電路，防止在導通期間在去磁引腳端出現(xiàn)大的負向擺動而造成危害。執(zhí)行滯后比較器只需幾行Spice代碼即可：IsSpice4:.SUBCKT COMPARHYS NINV INV OUT VHIGH=12 VLOW=100m VHYS=50mB2 HYS NINV V = V(OUT) (VHIGH+VLOW)/2 ? VHYS

5、 : 0B1 4 0 V = V(HYS,INV) 0 ? VHIGH : VLOWRO 4 OUT 100CO OUT 0 100PF.ENDSPSpice:.SUBCKT COMPARHYS NINV INV OUT params: VHIGH=12 VLOW=100m VHYS=50mEB2 HYS NINV Value = IF ( V(OUT) (VHIGH+VLOW)/2, VHYS, 0 ) EB1 4 0 Value = IF ( V(HYS,INV) 0, VHIGH, VLOW ) RO 4 OUT 100CO OUT 0 100PF.ENDS一旦所有塊組合在一起就創(chuàng)建出符號表示系統(tǒng)，從而得到最終的應用電路(圖5)。雙繞組變壓器和簡化的反饋系統(tǒng)進一步簡化了仿真器的工作?？梢允褂肕OSFET晶體管，但還可以用一個簡化的開關構成一個更簡單的應用電路。一個簡單的RC網絡R6-C6可引入必要的延時，用于在漏-源波形的最低點重新啟動開關，也稱為“谷點開關”運行。 圖1 典型的回掃漏-源波形圖