開關(guān)電源的原創(chuàng)pspice仿真-

SwitchModePowerSupply

PspiceSimulations-1AgendaTAEC時間平均等效模型的PSpice實現(xiàn)(Boost拓撲)電壓模閉環(huán)控制分析環(huán)路補償K因子算法在PSpice中的應(yīng)用TypeII

補償網(wǎng)絡(luò)TypeIII補償網(wǎng)絡(luò)

Pspice仿真模型，仿真庫構(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)與比較準諧振反激轉(zhuǎn)換的Pspice模型Hspice,Simplis,Power4-5-6,Poweresim2TAEC時間平均等效模型的Spice實現(xiàn)(Boost拓撲)設(shè)計目標：Vin=5VVout=10VPmax=30WFs=500KHz

Iripple=0.5A

Vripple<0.25L=10uHRl=20mΩC=220uFRc=50mΩ在介紹的過程中，如果對Pspice的具體操作有疑惑我們隨時可以切換到Pspice界面進行3----直流穩(wěn)態(tài)工作點分析TAEC已經(jīng)從SSA的復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)中得以簡化在建立平均等效模型后，電容開路，電感短路，進行直流工作點分析讓工作輕松的第一步4求解基本的KCL,KVL方程5在Pspice中就這么簡單，搭好電路，用鼠標點擊偏置分析 --------所有工作交給PC完成6如下是用Excel工具，根據(jù)數(shù)學(xué)公式計算的結(jié)果，Vg(V)RL(Ω)L(uH)Rc(Ω)C(uF)R(Ω)D1-D50.02100.05220200.50.5直流分析輸入輸出增益M1.987

5.96dB

Q2.262750

實際

Vo9.935

控制輸出增益Kd20

26.02dB

交流信號分析輸入到輸出的傳遞函

弧度

頻率

ESR零點

Sz190909rds14.47KHz

功率級雙極點ω010681rds1.70KHz

直接LC21320rds3.39KHz

控制到輸出的傳遞函

弧度

頻率

ESR零點

Sz190909rds14.47KHz

功率級雙極點ω010681rds1.70KHz

右半平面零點

Sz2496753rds79.06KHz

一致!7----交流特性分析加入交流小信號嚴密的數(shù)學(xué)推導(dǎo)！仔細推導(dǎo)讓工作輕松的第二步8看下Pspice的表現(xiàn)？ ----需要做的僅僅是加入AC信號，設(shè)定頻率掃描范圍控制的輸出的交流特性分析9TeaorCoffee!No!眼睛大可不必離開屏幕雙極點ESR零點右半平面零點我不相信！10拉普拉斯傳函驗證11perfect！12輸入到輸出的交流特性

---只需把AC量修改到輸入電源Vg輸入到輸出的交流特性13

----Pspice還可以做的參數(shù)掃描觀察系統(tǒng)與某一個參數(shù)的特性蒙特卡羅分析是一種統(tǒng)計模擬方法，是在給定電路元器件參數(shù)容差的統(tǒng)計分布規(guī)律的情況下，用一組組偽隨機數(shù)求得元器件參數(shù)的隨機抽樣序列什么負載下最難補償？電容容差怎么辦？讓工作輕松的第三步14參數(shù)掃描

----只需在原理分析的基礎(chǔ)上添加掃描項15蒙特卡羅分析

----顯示要分析器件的Tolerance,設(shè)定器件容差

----如下設(shè)定分析條件16一直在頻域里面做分析，在時域的特性如何？

----加入負載瞬態(tài)信號看看開關(guān)模型？17搭建開關(guān)電路----Pspcie的時域分期也同樣的強大>1V的瞬變電壓我不接受?。?！差的調(diào)整率壞的瞬態(tài)響應(yīng)Whathappen?18電壓模閉環(huán)控制分析19電壓模閉環(huán)控制原理圖（開關(guān)模型）20系統(tǒng)小信號框圖----得到系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)21令：可以得到：假設(shè)開環(huán)增益T趨近于無群大則->Vout跟隨Vref!!Gvd(s)是功率級電路的特性，已經(jīng)選定！Gc(s)就是我們要設(shè)計的補償電路??！開關(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所對應(yīng)的相位值相位余量：在所有增益大于1(0dB)時，相頻特性上最靠近-360°的點增益裕度：相位在-360°時所對應(yīng)的增益值22TypeII補償網(wǎng)絡(luò)---PI補償傳遞函數(shù)：波特圖：23TypeIII補償網(wǎng)絡(luò)---PID補償傳遞函數(shù)：波特圖：那補償時到底如何放置零極點？24環(huán)路補償K因子算法在PSpice中的應(yīng)用 1980年DeanVenalbe提出了k因子的概念。算法的思想是讓零極點保持必要的距離，通過預(yù)先設(shè)定的交越頻率fc，并且在交越頻率點得到設(shè)定的相位裕度。 設(shè)計目標：帶寬5KHz相位裕度>45°25TypeII補償網(wǎng)絡(luò)參數(shù)K因子設(shè)定法假設(shè)已經(jīng)零極點位置，求解相位：三角運算：得出：26PS:Gvd在fc時候?qū)?yīng)的相移動：PM:fc時候設(shè)定的相位裕度Boost:需要提升的相位Gfc:fc時Gvd增益G:補償網(wǎng)絡(luò)在fc時增益反向推導(dǎo)：27馬上行動補償我們的電路?。?！----測量我們的功率電路PS=-172.6----Boost=PM-PS-90=45+172.6-90=127.6It'simpossible!28TypeIII補償網(wǎng)絡(luò)參數(shù)K因子設(shè)定法反向推導(dǎo)：29可以開工了----->>>>>>>

----讓Pspcie自動完成?。?！最頭疼一堆公式計算了！輸出精度補償參數(shù)自動計算參數(shù)掃描瞬態(tài)分析與開關(guān)模型的對比30驗收我們的成果

----負載掃描3.3Ω10Ω20Ω31做瞬態(tài)分析，與開關(guān)模型對比?。?！看似如此簡單的開關(guān)模型，但是必須正確處理收斂問題??！32平均模型仿真曲線開關(guān)模型仿真曲線如上電路，運行90分鐘!!!33與開環(huán)控制的對比瞬態(tài)響應(yīng)過沖減少了1/2調(diào)整時間從1.2ms減少到0.2ms電壓調(diào)整率明顯改善34補充補償網(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