一款PI开关电源的设计
基于PI控制方式的2A开关电源PSIM仿真研究
（1）了解BUCK变换器的基本结构及工作原理；
（2）掌握各参数的计算；
（3）会用PSIM软件画原理图；
（4）学会使用PSIM对各个电路图进行仿真。
三、Buck电路的总设计
3.1技术指标
输入直流电压(VIN)：10V
输出电压(VO)：5V；
输出电流(IN)：2A；
输出电压纹波(Vrr)：50mV；
采用Psim的参数扫描功能，由图可得，当L=61.6uH时，输出电流I=2A，输出电压 。输出电压纹波Vrr =50mV，电感电流脉动小于 所以选择L=61.6uH，理论分析和计算机仿真结果是一致的。
3.4原始系统的设计
采用小信号模型分析方法得Buck变换器原始回路增益函数GO(s)为：
假设PWM锯齿波幅值为 ，Байду номын сангаас样电阻 。
如图所示我采用的是PSIM自带的PI调节器，查用户手册得到其传递函数：
则系统总的传递函数为：
设穿越频率为 ，则系统的对数幅频特性为：
其中 ，振荡阻尼系数
为了增加系统的快速性，需要提高穿越频率 ，一般穿越频率以小于1/5 较为恰当。本次取 =15kHz，则穿越频率 。
将数据代入 得
相位裕度
一般相位裕度为：
基于PI控制方式的2A开关电源PSIM仿真研究
学院：电气与光电工程学院
专业：电气工程及其自动化
一、绪论
开关电源是近年来应用非常广泛的一种新式电源，它具有体积小、重量轻、耗能低、使用方便等优点，在邮电通信、航空航天、仪器仪表、工业设备、医疗器械、家用电器等领域应用效果显著。
开关调节系统常见的控制对象，包括单极点型控制对象、双重点型控制对象等。为了使某个控制对象的输出电压保持恒定，需要引入一个负反馈。粗略的讲，只要使用一个高增益的反相放大器，就可以达到使控制对象输出电压稳定的目的。但就一个实际系统而言，对于负载的突变、输入电压的突升或突降、高频干扰等不同情况，需要系统能够地做出合适的调节，这样就使问题变得复杂了。例如，已知主电路的时间常数较大、响应速度相对缓慢，如果控制的响应速度也缓慢，使得整个系统对外界变量的响应变得很迟缓；相反如果加快控制器的响应速度，则又会使系统出现振荡。所以，开关调节系统设计要同时解决稳、准、快、抑制干扰等方面互相矛盾的稳态和动态要求，这就需要一定的技巧，设计出合理的控制器，用控制器来改造控制对象的特性。
开关电源的设计及计算
Vsn Csn * Rsn * FS
一般 5%~10%的纹波电压是允许的
上面的电压是在最低输入，最大负载时的，在 CCM 模式中，峰值电流和吸收电压随 输入电压的增加而减少。吸收电容在最高输入，最大负载时为： Vsn2=
VRO +
(VRO )2 + 2 * Rsn * LLK * FS * (Ids 2 )2
△I 2
2 △I DMAX 2 * 3 * (IEDC ) + 3 2 Idsrms =
其中：
IEDC =
Pin V min* DMAX V min* DMAX △I= LM * FS
文档内容参考： 翻译和整理：周月东 ON,FAIRCHILD，PI 等应用文档
Pin * (1 − Dch) Cin * Fline
其图中的 T1 就是下面公式中 tc
或：Vmin= 2 *Vin , min*Vin , min −
2 * Po * (
1 − tc ) 2 * Fline Cin *η
所以(假设最低输入电压时，输入电流=0.7A)：
文档内容参考： 翻译和整理：周月东 ON,FAIRCHILD，PI 等应用文档
AC KF
AC 导线实际面积
KF 填充因子
一般：单路 KF 取 0.2~0.25，多路取 0.15~0.2。如果需求窗口 Awr 大于实际窗口 Aw，需要选 择大一号的磁芯，有时因为成本或尺寸不能更改磁芯。对于 CCM 变换器有时差一点，可以 通过增大 KRF 来减小 LM。这样最小圈数就会少些，以满足磁芯要求。 变压器损耗：
Iin , min 0.7 = =1.04A 3 * Fline * tc 3 * 50 * 3m Iin, min 0.7 +Rd*I d,rms2)=2*(0.7* +70m*1.042)=640mW 2 2
最详细的开关电源反馈回路设计
最详细的开关电源反馈回路设计开关电源是一种常用的电源供应方式，具有高效率和稳定输出电压的特点。
为了确保开关电源能够稳定工作，需要设计合理的反馈回路。
开关电源的反馈回路是一个闭环控制系统，通过对输出电压进行采样，与参考电压进行比较，计算出误差信号，再经过调整和补偿，使得输出电压稳定在设定值。
首先，需要选择合适的反馈控制策略。
常用的反馈控制策略有电压模式控制（Voltage Mode Control）和电流模式控制（Current Mode Control）。
电流模式控制具有更快的动态响应和更好的稳定性，但需要更复杂的设计和调试，因此在设计中需进行合理选择。
在电压模式控制中，可以使用一个误差放大器进行电压比较，产生误差信号。
误差放大器一般采用差分放大电路，通过输入电压和参考电压的差值乘以一个放大倍数，生成一个调整后的误差信号。
误差放大器的输出信号会经过一个滤波器进行滤波处理，以消除高频噪声。
接下来，需要设计一个比例积分（PI）控制器。
PI控制器可以提供稳定的、无超调的输出响应。
PI控制器的输入是经过滤波器处理后的误差信号，根据误差的大小来调整控制器的输出。
比例增益（Kp）决定了控制器对误差的响应速度，而积分时间常数（Ti）决定了控制器对误差的积分时间，即系统的稳定性。
在设计PI控制器时，可以根据经验公式来选择合适的参数。
通过实际测试和调整，可以优化控制器性能，使得开关电源的输出电压更加稳定。
最后，需要对开关电源进行保护设计。
开关电源反馈回路应具备过压保护、过流保护和短路保护等功能。
过压保护可以避免输出电压过高，过流保护可以防止过大的输出电流，短路保护可以防止输出端短路。
总之，开关电源反馈回路设计需要合理选择控制策略，设计误差放大器和滤波器、PI控制器，并进行参数调整和保护设计。
通过以上步骤，可以设计出稳定可靠的开关电源反馈回路。
开关电源设计步骤
开关电源设计步骤
1.需求分析（100字）
在设计开关电源之前，首先需要明确设计的目标和需求。
这包括输出电压、输出电流、输入电压范围、效率要求、输出电流稳定性等。
根据不同的需求，确定开关电源的拓扑和参数。
2.电路设计（300字）
在进行电路设计之前，需要选择开关电源的拓扑结构。
常见的拓扑结构有Buck、Boost、Buck-Boost、Sepic等。
根据需求和所选拓扑结构，设计主要电路模块包括开关管、滤波电感、修正电容、输出滤波电容等。
3.电路实现（300字）
根据电路设计确定的电路参数，在电路板上布线，连接各个器件和元件。
布线时需考虑到电路的稳定性和抗干扰能力。
注意分离高压和低压区域，减少互相干扰。
4.性能评估（200字）
完成电路实现后，需要进行性能评估，检验设计是否满足预期需求。
主要评估指标包括输出电压稳定性、负载调整能力、效率、开关频率、静态功耗、温度等。
通过测试数据和实际情况进行比较，查找问题和优化空间。
5.优化（200字）
根据性能评估的结果和问题分析，进行电路的优化。
优化可以包括改进布线、更换元器件、调整控制策略等。
目的是提高电路的性能，使其更加稳定、高效和可靠。
总结：
开关电源设计步骤包括需求分析、电路设计、电路实现、性能评估和优化。
通过明确需求，选择合适的拓扑结构，并根据电路设计参数进行电路实现，然后进行性能评估和优化。
这些步骤相互关联，需要不断地调整和优化，以得到满足需求的高性能开关电源设计。
开关电源制作设计(电路原理图+PCB)
一、工作原理我们先熟悉一款开关电源的工作原理，该电源可输出5V电压，如图1所示。
1. 抗干扰电路在电网输入端首先设置一个NTC5D-9负温度系数热敏电阻，作用是保护后面的整流桥，刚开机时热敏电阻处于冷态，阻值比较大，可以限制输入电流，正常工作时，电阻比较小。
这样对开机时的浪涌电流起到有效的缓冲作用。
电容CY1、CY2、CY3、CY4用以滤除从工频电网上进入开关稳压电源和从开关稳压电源进入工频电网的不对称杂散信号，电容CX1、CX2用以滤除从工频电网上进入开关稳压电源和从开关稳压电源进入工频电网的对称杂散信号，用电感L1抑制从工频电网上进入开关稳压电源和从开关稳压电源进入工频电网的频率相同、相位相反的杂散干扰电流信号。
采用高频特性好的瓷片电容和铁芯电感，实现开关稳压电源电路中的高频辐射不污染工频电网和工频电网上的杂散电磁波不会窜入开关稳压电源电路中而干扰和影响其工作，对高频分量或工频的谐波分量具有急剧阻止通过功能，而对于几百赫兹以下的低频分量近似一条短路线。
图1 开关电源的工作原理图2. 整流滤波电路在电路中D1、D2、D3、D4组成全桥整流电路，把输入的交流电压进行全波整流，然后用C1进行滤波，最后变成直流输出供电电压，为后级的功率变换器供电，整流滤波后的电压约为300V。
3. UC3842供电与振荡300V的脉动直流电压，此电压经R12降压后给C4充电，供电UC3842的7脚，当C4的电压达到UC3842的启动电压门槛值时，UC3842开始工作并提供驱动脉冲，由6脚输出推动开关管工作。
一旦开关管工作，反馈绕组的能量经过D6整流，C4滤波，又供电到UC3842的7脚，这时可以不需要R12的启动了。
C9、R11接UC3842的定时端，和内部电路构成振荡电路，振荡的工作频率计算为：f=1.8/（Rt*Ct）代入数据可计算工作频率：f=68.18K4. 稳压电路该电路主要由精密稳压源T L 4 3 1 和线性光耦P C 8 1 7 组成，假设输出电压↑→经过R 1 6 、R 1 9 、R20、RES3的取样电压↑→TL431的1脚电压↑，当该脚电压大于TL431的基准电压2.5V时，TL431的2、3脚导通，→通过光电耦合到UC3842的2脚，于是UC3842的6脚驱动脉冲的占空比↓→开关变压器T1绕组上的能量↓→输出电压↓，达到稳压作用；反之，假设输出电压下降，则稳压过程与上相反。
PI方案TOP247电源
PI方案TOP247开关电源一.电路结构分析二.由TOP247YN构成的三路隔离输出+ 15V、+15V和+5V开关电源电路如图所示。
其输入电压变化范围为20-30V DC和85-265V AC。
整流桥型号为RS205，参数为反向耐压600V，最大可通过电流2A。
初级保护电路由箝位电路（D5、D8）构成，能有效抑制因高频变压器存在漏感而产生的尖峰电压，保护TOP247YN内部的功率开关管不受损坏。
D8采用P6KE200A型瞬变电压抑制二极管（TVS），其反向击穿电压UB=200V。
V5选用的是UF4007型超快恢复二极管（SRD）。
C5为VCC端的旁路电容。
D6和C13组成反馈线圈输出端的高频整流滤波器。
次级高频整流管采用大电流、低压降的肖特基二极管，型号为21DQ10（3A/100V）。
同时还使用了UF4007。
后面还有滤波电路，输出端接有假负载。
铁氧体磁芯型号为EE25。
为防止发生磁饱和现象，需要加入一定的气隙。
二．可以改进的方面以上是直接测绘的变送器开关电源部分电路得到的电路图。
经过分析，还有可以改进的地方，主要有以下两个方面。
1.还可以在变压器的初级加上RC吸收电路，即在D8上并联R=68kΩ/2W，C=4.7nF/1000V。
2.输出滤波部分，滤波电容值较小、没有接电感，这样会导致输出电压波动较大，而且在输出端接有保险管，不知是何用意。
三．核心部分的分析计算另外，还有两个需要注意的方面，需要进行更加详细的分析和计算，才能对电路的工作原理有更加深入的认识。
1．TOP247YN的外部管脚接法。
TOP247YN属于PI（Power Integration）公司推出的第四代TOPSwitch-GX系列单片开关电源芯片。
芯片共有六个引脚，除了必需的C（控制）、D（漏极）、S（源极）外，还具有三个特色引脚L（线电压检测）、X（外部限流）、F（频率）。
线电压检测引脚可以实现过压（OV）、欠压（UV）等功能；外部限流引脚可以实现外部限流调节、远程开/关控制；频率引脚可以控制开关频率为66kHz或者132kHz。
buck电路pi控制电路设计
buck电路pi控制电路设计
Pi控制电路设计
Pi控制电路是一种常用的反馈控制电路，可用于精确控制输出电压或电流。
在buck电路中，Pi控制电路可以有效地调整输出电压，使其稳定在设定值。
为了设计一个有效的Pi控制电路，我们需要以下步骤：
1. 确定输出电压设定值：根据实际应用需求，确定所需的输出电压设定值。
这
个设定值将作为Pi控制电路的参考。
2. 确定反馈信号：从buck电路的输出端获取反馈信号，用于与设定值进行比较。
可以使用一个电压分压器或者电流传感器来获取反馈信号。
3. 设计比较器：将设定值与反馈信号进行比较，得到一个误差信号。
这个误差
信号反映了实际输出与设定值之间的差异。
4. 设计积分环节：将误差信号输入积分环节，该环节对误差信号进行积分处理。
积分环节的作用是消除稳态误差，使输出更加稳定。
5. 设计比例环节：将积分环节的输出与误差信号相加，得到控制信号。
控制信
号将被输入到buck电路控制模块，以调整开关管的导通时间。
6. 调整参数：通过模拟仿真或实际测试，调整Pi控制电路中比例和积分环节
的参数，以使输出电压稳定在设定值附近。
7. 验证性能：使用示波器或多用途测试仪验证Pi控制电路的性能。
检查输出
电压是否能够快速响应设定值的变化，并保持在稳定的范围内。
总之，Pi控制电路的设计需要根据buck电路的实际要求来确定设定值，并设
计合适的反馈、比较、积分和比例环节。
通过不断调整和验证，确保输出电压稳定性和响应速度，以满足实际应用的需求。
基于pi控制方式的a开关电源multisim仿真研究大学论文(1)
基于pi控制方式的a开关电源multisim仿
真研究大学论文(1)
本论文通过对基于PI控制方式的A开关电源的Multisim仿真研究，探讨了该控制方式在电源设计中的作用，并分析了电源设计中的问题及其解决方法。
一、介绍
A开关电源是一种高效、快速响应的DC-DC转换器，广泛应用于各种应用领域，尤其是电子设备中。
本论文的研究对象是基于PI控制方式的A开关电源，在这种控制方式下，开关管的开关频率可以调节，从而实现电源输出端电压的稳定。
二、PI控制方式
PI控制方式是一种常用的闭环调节控制方法，它由比例（P）和积分（I）两个部分组成。
PI控制器可以对电源输出电压进行精确控制，并且具有响应速度快、稳定性高等优点。
三、A开关电源的Multisim仿真
Multisim是一款常用的电路仿真软件，可以帮助电源设计师设计和验证电路的功能及性能。
本论文使用Multisim对基于PI控制方式的A 开关电源进行了仿真，通过调节开关频率和PI控制器的参数等，调整电源输出端的电压，达到稳定的状态。
四、电源设计中的问题及其解决方法
在电源设计中，会遇到一些问题，如：开关频率不稳定、电源输出电压波动等。
为了解决这些问题，本论文提出了以下解决方法：
1.调整开关频率，使其在一定范围内稳定，从而保证电源输出端电压
的稳定性。
2.调整PI控制器的比例和积分参数，使其更加精准地控制电源输出端电压。
3.添加稳压管等器件，以保护电源免受短路等故障的影响。
五、结论
本文通过对基于PI控制方式的A开关电源的Multisim仿真研究，探讨了该控制方式在电源设计中的作用，并提出了解决方案，可以为电源设计工程师提供参考。
开关电源设计软件PIExpert学习笔记(含参数选取,设计原理图)
开关电源设计软件PI Expert 学习笔记（含参数选取，设计原理图）社区搞活动，也借机会学习一下电源的设计工具PI Expert，先下了软件,默认是英文版的，不过汉化很容易，在菜单设置里改成中文菜单就行了，很方便。
下面的图都是汉化这后的结果。
上图是新建设计后出现的第一个窗口，从内容看是专为PI产品而开发的,包含所有PI产品的系列和产品选单，点选相应的产品就可能进行设计了，可能由于后面的设计文件里有PCB 布局的内容，所以在这里有封闭形式和外壳形式的选择。
根据实际应用选完后点下一个按钮这个汉化的就有点那个了。
建议改进一下。
PI Expert这款软件的分类很详细，可根据实际情况选择输入电源。
如果不是通用可点用户自定义设计输入电压范围。
此图是对输出电源的设置,点添加可把电源设计成单路或多路输出，三个参数选两个，第三项自动计算得出。
这里设计一个DC5V3A的电源输出,容差是默认的，如果不满意自己调整，这个功能在其他的设计工具里不大多见。
觉得软件设计的还是蛮精细的。
关于起始项的选择,好象不是很重要，只是在设计完成时最先显示的内容。
这个图没有动,都是默认的值。
说明的文字不详细不大好理解,应该是变压器的一些设置根据选择的参数对方案进行筛选，给出下图中推荐方案的数量和内容。
会给出多个方案代参考，选择一个需要的,通常第一个是较优的选择，点打开,软件开始进行设计，结束后会给出设计文件。
另外汉化的不太彻底，表头都是英文。
最后给出的电路原理图，应该说电路原理是很规范的,和实际的设计方案相差不大，此前曾对以前一款电源进行了对比，与最终设计相差不大，元器件取值也较准确.精密电阻和普通电阻的选择都有区分。
变压器电特性及绕制结构都有详细说明，这个在其他软件里不大多见。
很强大。
最后的设计方案文件，bom，PCB参考设计。
原理图,及变压器的设计文件，PCB布板下方有不少说明，可以减少调整布板时出现的麻烦，因为电源的尺寸是需要根据实际应用情况进行改变的,这个很有用。
PI控制方式的6A开关电源PSIM
基于PI控制方式的6A开关电源PSIM仿真研究学院：电气与光电工程学院专业：电气工程及其自动化班级：绪论开关调节系统常见的控制对象，包括单极点型控制对象、双重点型控制对象等。
为了使某个控制对象的输出电压保持恒定，需要引入一个负反馈。
粗略的讲，只要使用一个高增益的反相放大器，就可以达到使控制对象输出电压稳定的目的。
但就一个实际系统而言，对于负载的突变、输入电压的突升或突降、高频干扰等不同情况，需要系统能够稳、准、快地做出合适的调节，这样就使问题变得复杂了。
例如，已知主电路的时间常数较大、响应速度相对缓慢，如果控制的响应速度也缓慢，使得整个系统对外界变量的响应变得很迟缓；相反如果加快控制器的响应速度，则又会使系统出现振荡。
所以，开关调节系统设计要同时解决稳、准、快、抑制干扰等方面互相矛盾的稳态和动态要求，这就需要一定的技巧，设计出合理的控制器，用控制器来改造控制对象的特性。
常用的控制器有比例积分（PI）、比例微分（PD）、比例+积分+微分（PID）等三种类型。
PI 控制器提高了系统的类型，从而有效地改善了系统的稳态误差，但稳定性会有所下降。
PD控制器可以预测作用误差，使修正作用提前发生，从而有助于增强系统的稳定性。
PID控制器保持了PI控制器改善系统稳定性能的优点，同时多提供一个负实数零点，使得在提高系统动态性能方面具有更大的优越性。
1.基于PI控制方式的Buck电路的综合设计Buck变换器最常用的变换器，工程上常用的拓扑如正激、半桥、全桥、推挽等也属于Buck 族，现以Buck变换器为例，依据不同负载电流的要求，设计主功率电路，并采用单电压环、电流-电压双环设计控制环路。
2.1技术指标输入直流电压(VIN)：10V输出电压(VO)：5V；输出电流(IN)：6A；输出电压纹波(Vrr)：50mV；基准电压(Vref)：1.5V；开关频率(fs)：100kHz。
2.2 Buck主电路的参数设计Buck变换器主电路如图1所示，其中Rc为电容的等效电阻ESR。
PI工程师教你电源设计技巧
PI工程师教你电源设计技巧文章1. 反激式电源中的铁氧体磁放大器对于两个输出端都提供实际功率(5V 2A和12V 3A，两者都可实现± 5%调节)的双路输出反激式电源来说，当电压达到12V时会进入零负载状态，而无法在5%限度内进行调节。
线性稳压器是一个可实行的解决方案，但由于价格昂贵且会降低效率，仍不是理想的解决方案。
我们建议的解决方案是在12V输出端使用一个磁放大器，即便是反激式拓扑结构也可使用。
为了降低成本，建议使用铁氧体磁放大器。
然而，铁氧体磁放大器的控制电路与传统的矩形磁滞回线材料(高磁导率材料)的控制电路有所不用。
铁氧体的控制电路(D1和Q1)可吸收电流以便维持输出端供电。
该电路已经过全面测试。
变压器绕组设计为5V和13V输出。
该电路在实现12V输出± 5%调节的同时，甚至还可以达到低于1W的输入功率(5V 300 mW和12V零负载)。
图1文章2. 使用现有的消弧电路提供过流保护考虑一下5V 2A和12V 3A反激式电源。
该电源的关键规范之一便是当12V输出端达到空载或负载极轻时，对5V输出端提供过功率保护(OPP)。
这两个输出端都提出了± 5%的电压调节要求。
对于通常的解决方案来说，使用检测电阻会降低交叉稳压性能，并且保险丝的价格也不菲。
而现在已经有了用于过压保护(OVP)的消弧电路。
该电路能够同时满足OPP和稳压要求，使用部分消弧电路即可实现该功能。
从图2可以看出，R1和VR1形成了一个12V输出端有源假负载，这样可以在12V输出端轻载时实现12V电压调节。
在5V输出端处于过载情况下时，5V输出端上的电压将会下降。
假负载会吸收大量电流。
R1上的电压下降可用来检测这一大量电流。
Q1导通并触发OPP电路。
图2文章 3. 有源并联稳压器与假负载在线电压AC到低压DC的开关电源产品领域中，反激式是目前最流行的拓扑结构。
这其中的一个主要原因是其独有的成本效益，只需向变压器次级添加额外的绕组即可提供多路输出电压。
PI开关电源电路设计
PI开关电源设计指引（发布日期：2011-11）1范围本标准描述了开关电源电路硬件控制的实现方法，一般开关电源电路设计者在使用不同型号的开关电源控制IC及不同的开关电源电路方案时可以此为参考，更快、更好地完成特定功能的硬件设计。
希望本标准能对硬件可靠性的提升有所帮助。
本标准适用于PI开关电源电路的设计。
2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB/T 7725 房间空气调节器GB/T 15184 按能力批准评定质量的电子设备用开关电源变压器分规范GB/T 14714 微小型计算机系统设备用开关电源通用技术条件QMK-J33.242 开关变压器设计指引3硬件接口定义及相关原理图3.1控制芯片型号——TinySwitch-III系列离线开关IC(TNY276~TNY279)；3.2管脚功能说明如下：EN/UV脚：输入使能信号和输入线电压欠压检测。
1、EN功能：在正常工作时，通过此引脚可以控制功率MOSFET的开关，当从此引脚拉出的电流大于115μA，MOSFET被关断。
当此引脚拉出的电流小于75μA时，MOSFET重新开启。
2、UV功能：在EN/UV引脚和DC电压间连接一个外部电阻可以用来感测输入电压的欠压情况。
如果没有外部电阻连接到此引脚，TinySwitch-III可检测出这情况并禁止输入电压欠压保护功能。
BP/M脚：旁路/多功能控制脚。
1、旁路：一个外部旁路电容连接到这个引脚，用于生成内部5.85 V的供电电源。
2、外部限流点设定：根据所使用电容的容值选择电流限流值。
3、关断功能：在输入掉电时，当流入旁路引脚的电流超过I SD时关断器件，直到BP/M电压下降到4.9 V之下。
PI公司的开关电源自动设计软件
PI公司的开关电源自动设计软件现代电子设备的电源需求越来越复杂，因此设计一个高效、可靠的开关电源变得越来越重要。
为了提高设计效率，降低开发成本，越来越多的公司选择采用开关电源自动设计软件。
PI公司是一家专注于开关电源设计的软件公司，其开发的开关电源自动设计软件是业界公认的领先产品。
该软件通过结合先进的算法和丰富的电源设计经验，能够自动完成开关电源的设计任务，大大提高了设计效率。
首先，PI公司的开关电源自动设计软件具有强大的功能和灵活的操作性。
用户只需要输入所需的电源参数，例如输入电压范围、输出电压、输出电流等，软件就能自动计算出所需的元件数值、拓扑结构、控制策略等，并生成相应的设计文档和电路图。
在设计过程中，软件还会根据用户的需求和输入的参数自动生成不同的设计方案，供用户选择。
其次，PI公司的开关电源自动设计软件具有高度的可靠性和准确性。
软件内置了大量的电源设计数据和算法，经过多年的实践验证，在设计过程中能够自动考虑各种因素的影响，如输入和输出纹波、效率、温度等，从而设计出符合要求的电源。
软件还能验证设计的可行性，并显示出设计的性能指标，方便用户评估设计的质量。
同时，PI公司的开关电源自动设计软件还具有良好的用户界面和友好的操作体验。
软件界面简洁易懂，操作简单直观，新手也能快速上手。
软件还提供了详尽的帮助文档和教程，用户可以随时查询和学习相关知识，提高设计的能力和水平。
总结起来，PI公司的开关电源自动设计软件是一款功能强大、可靠准确、操作简便的设计工具，可以大大提高设计效率，降低开发成本。
无论是专业的电源设计师还是初学者，都能从中受益，快速设计出高质量的开关电源。
开关电源的环路设计及仿真(二)
3补偿网络设计3. 1基本理论常用的开关电压电源未补偿的开环传递函数Tu可分为单极点和双极点两种，对于单极点一般采用PI (比例积分）补偿，双极点一般采用PID (比例积分微分）补偿。
也可以大致理解为电流型控制的采用PI补偿，电压型控制的采用PID补偿。
PI补偿可以用如下电路实现：WL=1/ (R2C2) Wp=l/ (R2C1) Gc=R2/Rl (C2»C1)Gc是比例因子；零点WL引入积分，当频率小于WL,增益增加，直流增益提高，意味着稳压精度提高；极点Wp使高频的干扰信号迅速衰减。
需要注意的是上面的等式是在C2»C1的假设下得到的，实际选择反馈参数时要注意满足这个条件。
PID补偿可以采用如下方式：若 R1»R3，C2»C1,有：为在fc点获得0的超前补偿，有:fL使低频增益加大，提高稳压精度；fz引入相位超前补偿，增加相位裕度; fpl、fp2使高频干扰衰减。
注意满足：R1»R3, C2»Clo3. 2补偿网络设计实例画出Tu的Bode图之后，就可以设计补偿网络了。
下面对几个实际电路进行分析。
3.2.1非隔离的电压型BUCK (TPS40007)输入5.5V，输出3.3V/5A，开关频率fs=300kHz。
按照TPS40007的内部结构，锯齿波的幅值是Vm=0.9V,所以控制电压Vc到占空比D的传递函数Gain=l/Vm。
补偿网络的设计步骤如下：/psimu/ZXTJ/TJ6700/small signal 3V第一步：去掉补偿网络，对控制电压Vc (即补偿网络的输出）进行直流扫描，找到使Vo=3.3V时的Vc值，将Vc的直流分量设为次值，即设置了电路的静态工作点。
第二步：对Vc进行交流扫描，得到未补偿的Vc到Vo的传递函数Tu。
Tu的直流增益为15. 7dB，交越频率为10. 5kHzo第三步：设计补偿网络参数。
由于是电压型控制，所以采用PID补偿。
基于-PI控制方式的5A开关电源的PSIM仿真
基于PI控制方式的5A开关电源的PSIM仿真一、绪论随着电子技术的不断发展对电源的要求也不断的提高，开环的电源应该说早就不能满足要求，无论是在输出参数的精度还是抗干扰能力方面都比不上闭环控制系统。
为了使某个控制对象的输出电压保持恒定，需要引入一个负反馈。
粗略的讲，只要使用一个高增益的反相放大器，就可以达到使控制对象输出电压稳定的目的。
但就一个实际系统而言，对于负载的突变、输入电压的突升或突降、高频干扰等不同情况，需要系统能够稳、准、快地做出合适的调节，这样就使问题变得复杂了。
要同时解决稳、准、快、抑制干扰等方面互相矛盾的稳态和动态要求，这就需要一定的技巧，设计出合理的控制器，用控制器来改造控制对象的特性。
常用的控制器有比例积分（PI）、比例微分（PD）、比例-积分-微分（PID）等三种类型。
本文将通过PSIM用实例来研究PI控制器的调节作用。
二、BUCK总电路设计Buck变换器最常用的变换器，工程上常用的拓扑如正激、半桥、全桥、推挽等也属于Buck 族，现以Buck变换器为例，依据不同负载电流的要求，设计主功率电路，并采用单电压环、电流-电压双环设计控制环路。
2.1技术指标输入直流电压(VIN)：12V输出电压(VO)：5V；输出电流(IN)：5A；输出电压纹波(Vrr)：50mV；基准电压(Vref)：1.5V；开关频率(fs)：100kHz。
2.2主电路参数计算Buck变换器主电路如图（1）所示，其中Rc为电容的等效电阻ESR。
图（1）(1)滤波电容参数计算输出纹波电压只与电容C 的大小有关及Rc 有关： Nrr L rr C I V i V R 2.0=∆= （1） 将mv V rr 50=，A I N 5=带入得Ω=05.0c R ，电解电容生产厂商很少给出ESR ，而且ESR 随着电容的容量和耐压变化很大，但是C 与Rc 的乘积趋于常数，约为F Ω*80~50μ。
本例中取为F Ω*75μ则：C=1500μF 。
基于PIExpert的反激式开关电源设计
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一
鳗 廑 一 Ｊ
ｔ ＝ Ｑ — － × Ｎ （ １ ３ ） 其 中， ３ — ＝ Ｕ 一 Ｉ ｍ ｉ ＝ ， Ｑ为 高通 滤 Ｑ 为 总 的基 波补 偿 容 量 ， 。 为 单调 谐 滤波器 的基 波补 偿容 量 ，Ｎ 系 统 中单 调谐 滤 波 器 的 品质 因数 ，一 般 情 况 下 ，Ｑ 取 值 为 波器 的个数 。 ０ ． ７ － １ ． ４ ，从而ｍ 的取值 为０ ． ５ － ２ 。 ３ ） 对 系 统参 数 进行 分 析 ，确 定滤 波 装 ５ ） 根据 所 选 参数 代 入系 统进 行 校验 ， 置。 检 验得到 的各项 指标是 否符合要 求 。 无 源 滤波 装 置 的组 成 主要 是指 单 调 谐 ４ 算例 设计 滤 波器 的的次数和 组数 ，以及 是否要装 设高 由于 Ｐ Ｐ Ｆ 接 入 电网 中，谐振 点两侧 的 阻 通滤 波器 ，如何选取其 截止频 率。单调谐 滤 抗 变化 率 相 差 很大 ，针 对 这 一情 况 ，为 了 波器 主要滤 除系统 中的主要特 征谐波 ，例 如 使 Ｐ Ｐ Ｆ 在 电网本 身或本 身参 数有 一定制 造误 六相 整流负荷 可 以设５ 次、７ 次 、ｉ １ 次等单 调 差 时 ，滤 波 效 果不 受影 响，应 将 谐 振频 率 谐滤 波器 。如要滤 除更高次 的谐波 ，可 以设 设 置 的 比谐 波源 频 率低 ，根 据工 程 经验 约 组高 通滤 波器 （ 如 果主要 目的是吸 收ｌ ３ 次 低 ３ ％ 一 ５ ％ 以计 算机 的谐 波治理 与无 功补偿 为 谐波 ，则截止频 率可 以选为 １ ２ ＊ ５ ０ Ｈ Ｚ ） 。 例 ，根 据 某 设 备工 作 时 的谐 波进 行 测量 ， ４ ） 滤波 器参 数的确 定。 得 到其 主 要含 有 ３ 、５ 、７ 、９ 次谐 波 ，其 他 单调 谐滤波 器： 谐 波含有 较少 ，其 中３ 次谐波 含有 量都 达到 有最 小安装 容量法 得： 了９ ０ ％ ，５ 次谐 波含 有量 超过７ ０ ％ ，其他谐 波 含 有率 相对 较少 ，功率 因数 ｃ ｏ ｓ ： Ｏ ． ５ ８ ３ ２ ， ＝ × ｕ ＊ （ １ ４ ） 有 功功 率 Ｐ： １ Ｈ Ｘ １ ４ １ ． ７ ２ ６ Ｗ，谐 波 电压 、 谐波 电 进一 步得 出： 流和 谐波含 有率 的的波形 图如 图２ － ４ 。 通 过 分 析 ，滤 波 器 的装 置 方 案 可 以 为 三组 单 调 谐滤 波 器和 一 组 高通 滤 波器 ， 三 组 单 调谐 滤 波 器 分 别 调 谐 ３ 、５ 、７ 次 谐 ｃ Ｑ 为品质因数，Ｄ ： ４ ＿ Ｌ Ｓ ／ 般３ ０ ＜ Ｑ ＜ １ ０ ０ 。 波频 率 ，截 止 频率 分别 为 １ ４ ５ ． ５ 、２ ３ ７ ． ５ 、 高通滤 波器参 数 ： ３ ３ ２ ． ５ ，高通滤波 器的截止 频率为４ ２ ７ ． ５ Ｈ ｚ ， 在高通 滤波 器Ｒ 、Ｌ 、Ｃ － 个 参数 中，按 为 了滤波９ 次及 以上 的谐波 。通 过Ｍ ａ ｔ ｌ ａ ｂ 编 照滤 波 电容 器 的最 小 安装 容量 要 求 ，可确 程得到滤波 器的参数如 表１ 。 定 电容量为 ： 图５ 、６ 是 加入滤 波器得 到的 图形 。 （ １ ６ ） 由 图５ 、６ 的 图形 ，可 以看 出， 无源 滤 ｃ ： 波 器 的设 计起 到 了很 好 的效果 ，３ 、３ 、７ 、 进一步 得到 ： ９ 次谐 波含 有 率明 显降低 ，功 率因数 由原 来 ． ５ ８ ５ ３ 提 高 到 了０ ． ９ ２ ，通 过检 验 ，谐 波 Ｒ＝兰卫 Ｌ ｍ Ｒ Ｃ （ １ ７ ） 的０ 含有 率 ：３ 次谐 波 由９ １ ． ８ ８ ％ 降到 了２ ． ３ ％ ， ． ４ ４ ％ 降 到 了１ ％ 同样 ７ 、９ 次 谐波 含有 率 也 明 显减 低 。总 的谐 波 电流畸 变 率 由ｌ ２ ８ ％ 降到 了３ ％ ，各 次谐 波畸 变 率和 总 的 谐波 畸变率均 满足要 求 。 ５ 结论 本 文 从 谐波 抑制 方 面进 行 了无源 滤波 器 的优 化 设计 ， 结果 证 明加 入 滤波 器 后减 小 了谐 波源 对 系 统 的影 响 ，另 外还 介 绍 了 无源 滤 波器 设 计 的步 骤 ，并 且通 过 算 例说 明 了滤 波器 的设 计可 行 性 ，但 是这 只 是从 滤波 器 自身 的一个 参 数 出发 ， 并没 有 考虑 到滤 波 器 的成 本 、无 功补 偿 以及 外 界 参数 对 其 性 能 的影 响 ，所 以滤 波 器 的研 究任 务 还很艰 巨， 需要我们共 同 的努 力。
PI控制器电路设计（转载）
PI控制器电路设计（转载）
PI控制器电路设计发布时间：2009-01-14
22:46:52 技术类别：模拟技术
PID是一个经典的控制律，被广泛应用于各种控制系统中。
PID控制器可以用模拟电路来实现，也可以用数字算法来实现。
实际应用中，PI控制相对于PD或PID控制用的更多一些。
下图为一个采用运放来实现的PI控制器电路：
U1A部分是比例为1的差分电路，此电路输入为反馈值和设定值输出为它们之间的偏差。
U1B部分是一个比例电路，比例系数为R2/R1 。
U1C部分是一个积分电路，积分系数为1/(R4 * C1) 。
U2A与U2B部分是一个加法电路，输出为控制值。
比例控制可以实现对偏差的快速响应，积分控制可以消除静差。
将比例与积分控制结合起来可以在消除静差的同时加快对偏差的响应。
采用上述电路设计了一个电流控制器，实现电流输出值对电流设
定值的跟踪。
当仅采用积分控制时，波形如下（红色为设定值，橙色为输出值）：
X轴单位为1ms
X轴单位为10us
当采用比例积分控制时，波形如下：
X轴单位为1ms
X轴单位为10us
由上可见，两种方法都可以消除静差，实现输出值对设定值的跟踪，不过相比于纯积分控制，比例积分控制的效果更好一些，超调量小，稳定时间短。
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本文讨论，并 开关效率可达开发周期最简外围此被广泛 TOPSw 型开关电的脉宽调电压UO 降变。
其中3 电路设
以TO 出＋15V/外围电路电路5部据各路输3.1输输入整流干扰和差PI 介绍了PI 一给出设计中注电源被称为高80%左右。
而长，成本高，电路、最佳性地应用在中小witch_GX 属源。
通过改变制器是一个降低时，经过，脉宽调制设计
OPSwitch_GX 0.5A、－15V 进行，外围分[3]。
设供出功率之和，输入整流滤波滤波电路包括模干扰，其中 TOP-S 一种采单端反注意事项。
高效节能型电而通常开关电系统可靠性性能指标等优小功率电源中属于漏极开路变控制端电流电流反馈式的过光耦反馈电（PWM）采用X 中的TOP24V/0.5A、＋5电路可分为输供电条件为8，选择TOPSw 波电路设计
括输入交流滤中C1为安规Sw 系列反激式开关电
电源，因为内电源的设计使性差。
TOPSwi 优点，从而提中。
输出并且利用流IC 的大小的控制电路，电路使得IC 减用开关频率固图1 45Y 为例介绍5V/2A，总输输入整流滤波5V~220VAC(1witch 芯片，滤波、整流、规电容，是为列的单端电源IC 的工程内部电路工作使用控制电路itch 系列智能提高了电源的用电流来线性小，能连续调利用反馈电减小，占空比固定而占空比 设计的电路绍此类控制芯出功率25W。
波电路、钳位15%)，工频，可得到该型电容稳压三为了去除差模反激式开程设计方法，作在高频开关路与功率MOSF 能开关电源集的效率，降低性调节占空比节脉冲占空电流IC 来调节比增大，输出可调的调试方路原理图
片的应用。
由于TOPSw 位保护电路、若不加说明型号芯片的各三部分。
交流干扰；L1为开关电源对IC 外围电关状态，自身FET 相分立的集成芯片具有低了成本，增比的AC/DC 电比，实现脉宽节占空比D,出电压随之升方式。
图1是使用T witch 集成度变压器、输明，以下设计各项参数。
流滤波主要是为共模电感，源设计
电路的设计进身消耗的能量的拓扑结构，有高集成度、增强了系统的电源变换器，宽调制（PWM 达到稳压目升高，最终使 TOP245Y 设计度高，设计工输出整流滤波计均以此条件是滤除交流输采取双线并绕进行了分析和量很低，电源但这种方案高性价比、的可靠性，因即电流控制M），它内部的。
当输出使UO 维持不计出的三路输工作主要针对波电路及反馈件为前提，根输入端的共模绕，是为了和案制输对根
去除共模干扰。
整流电路一般选用满足电流阈值的整流桥。
输入滤波电容C2的容量与电源效率、输出功率密切相关。
一般对于宽范围输入的开关电源，C2的容量可按比例系数来选取；固定输入时，比例系数变成。
此外，输入滤波电容的容量大小还决定着直流高压的数值。
3.2钳位保护电路设计
每个开关周期内，TOPSwitch的关断将导致变压器漏感产生尖峰电压。
钳位保护电路由VS和VD构成。
其中，VS为瞬态电压抑制器，它是一种新型的过电压保护器件，在承受瞬态高能量电压时，能迅速反向击穿，由高阻态变成低阻态，并把干扰脉冲钳位于规定值，从而保证电子元器件不受损坏。
VD称为阻塞二极管，一般选用快恢复二极管。
VS和VD的选择由反射电压VOR决定，VOR推荐值为135V。
VS的钳位电压V 由经验公式V=1.5VOR得出；VD的耐压值应大于整流后的最大电压值。
3.3高频变压器设计
在单端反激式开关电源中，高频变压器既是储能元件又是传递能量的主体，设计的主要参数包括初级电感量LP，变压器变比 N，初、次级绕组匝数NP、NS和反馈绕组匝数 NF 以及各绕组导线线径等。
PI公司设计开发的开关电源设计软件是一种交互式软件，可以针对相关的硬件芯片、按照使用者提出的电源规范产生具体能量转换方案。
其中包括三个设计软件分别是：PI Expert、PI Transformers Designer、PIXLs Designer[4]。
根据输入的电压、输出功率及芯片型号，PI Expert软件可完成电路设计的基本结构。
PI Transformers Designer软件是用来设计变压器的绕线结构、各绕组匝数及线径等有关变压器的各参数，只需把用PI Expert软件设计保存的文件在PI Transformers Designer中打开即可。
另外，也可以用PIXLs Designer软件来设计成电子表格形式的，用此软件必需要首先选定TOPSwitch
型号和变压器磁心型号，利用此软件可以比较清楚地知道电路设计过程中的一些性能参数及变压器设计的一些中间变量值。
但是，在利用这类软件设计高频变压器之前，必须对变压器的设计过程及有关的一些名词要有所了解，这样才能设计出高效率高性能的变压器。
3.4输出整流滤波电路设计
输出整流滤波电路由整流二极管和滤波电容构成，输出整流二极管的开关损耗占系统损耗的六分之一到五分之一，是影响开关电源效率的主要因素。
肖特基二极管是近年来间世的低功耗、大电流、超高速半导体器件，由于其反向恢复时间极短（可以小到几纳秒），正向导通压降仅0.4V左右，而整流电流可达到几千安培。
这些优良特性是快恢复二极管所无法比拟的。
因此适合作为开关电源中的低压整流管。
3.5反馈电路设计
开关电源的反馈回路有4种基本形式：基本反馈电路；改进型反馈电路；带稳压管的光耦反馈电路 和带TL431的光耦反馈电路[2]。
反馈回路的形式依据输出电压精度而决定，本方案使用的“光耦＋
TL431”。
电压反馈信号经分压网络引入TL431的参考端，转化为电流反馈信号，然后经过光耦隔离后输入TOPSwitch的控制端。
TL431称为可调式精密并联稳压器，利用两只外部电阻可设定2.50~36V范围内的任何基准电压值。
其工作原理是当输出电压UO发生波动时，经电阻分压后得到的取样电压就与TL431中的2.5V带隙基准电压进行比较，在阴极上形成误差电压，使发光二极管的工作电流IF产生相应变化，再通过光耦去改变控制端电流IC的大小，调节TOPSwitch的输出占空比，使UO不变，从而达到稳压目的。
根据TL431的工作原理，两个分压电阻的选取要求比较严格，因此可把上面的一个分压电阻设计成一个固定阻值电阻和一个可调电阻的串联，用来调节输出电压的精度。
在设计是50%~20为严重，的控制端较重要， 4 根据以图2～图感导致的加以改善
5 结本文反激式开电源设计提出了改旁路电容输出电压 计光耦反馈式00%，并且要不适合传输模，而控制端的直接决定电路测试结果分析以上设计原则4给出了实测尖峰电压及输。
论
采用TOP245关电源并给出的5部分电路进电路设计和应尽可能靠近偏高，应在输 式开关电源时要用线性光耦模拟信号。
还的电流IC 和路反馈回路性析
则，使用TOP2测波形。
由图输出整流二极5Y 设计出了一出了设计方法路分别进行了和性能的方法近源脚和控制输出端加一个 时，光耦的选。
因为普通光还有，在设计占空比D 有关性能。
245Y 芯片设计图可见，满载极管关断时所一种三路输出法。
论文针对了分析和工程法。
另外，在制脚，同时源个假负载电阻 选取可根据以光耦的CTR-I 计反馈回路时关，所以光耦计出了＋5V/载时，电源工作所产生，这些出单端
对开关
程设计，
在画PCB 图时源脚应单点接阻。
这些有助 下原则：光耦IF 特性呈非时，反馈信号耦的反馈电流/2A、+15V/0.作在最大占空些提高变压器时需注意：TOP 接地；开关电助于提高开关.深圳市特安耦的电流传输线性，在IF 号要经过光耦流以及与其有5A、-15V/0.空比35%左右器制造工艺以PSwitch 开关电源在轻载或关电源的性能安好科技有限输比（CTR）F 较小时的非耦隔离后输入有关的电阻阻5A 三路输出右。
输出纹波以及优化PCB 关的源脚引线或空载输出时能和效率。
限公司.摘录整的允许范围非线性失真尤入TOPSwitch 阻值的选取比出开关电源，波由变压器漏布线等方法线应非常短，时，为了抑制整理201510尤比漏。