反激电路建模
单端反激变换器的建模及应用仿真
单端反激变换器的建模及应用仿真摘要：本课程设计的目的是对直—直变换电路中常用的带隔离的Flyback电路（反激电路）进行电路分析、建模并利用Matlab/Simulink软件进行仿真。
首先是理解分析电路原理，以元件初值为起点，用simulink软件画出电路的模型、并且对电路进行仿真，得出仿真波形。
在仿真过程中逐步修正参数值，使得仿真波形合乎要求，并进行电流连续、断续模式与电路带载特性的分析。
关键词：单端反激变换器Matlab/Simulink建模与仿真二、反激变换器的基本工作原理1.基本工作原理（1）当开关管导通时，变压器原边电感电流开始上升，此时由于次级同名端的关系，输出二极管VD截止，变压器储存能量，负载由输出电容C提供能量，拓扑电路如下图。
图2-1开关管导通时原理图为防止负载电流较大时磁心饱和，反激变换器的变压器磁心要加气隙，降低了磁心的导磁率，这种变压器的设计是比较复杂的。
（2）当开关管截止时，变压器原边电感感应电压反向，此时输出二极管导通，变压器中的能量经由输出二极管向负载供电，同时对电容充电，补充刚刚损失的能量，原理图如下图。
图2-2开关管截止时原理图在开关管关断时，反激变换器的变压器储能向负载释放，磁心自然复位，因此反激变换器无需另加磁复位措施。
磁心自然复位的条件是：开关导通和关断时间期间，变压器一次绕组所承受电压的伏秒乘积相等。
2、DCM(discontinuouscurrentmode)&CCM(continuouscurrentmode)根据次级电流是否有降到零，反激可以分为DCM(副边电流断续模式）和CCM（副边电力连续模式）两种工作模式。
两种模式有其各自的特点。
下面两种工作模式时的波形。
图2-3反激变换器工作在CCM下的各个波形图2-4反激变换器工作在DCM下的各个波形两种工作模式有完全不同的工作特性和应用场合。
以下是这两种工作模式的优缺点比较。
Ug 为PWM脉冲信号、U T为开关管承受电压、I L1与I L2原副边电流、U L2副边电压。
反激变换器建模Matlab仿真
前言本文主要论述的是如何对理想的CCM模式下的反激式变换器进行闭环补偿设计，并观察验证补偿结果。
主要分两部分进行论述，一部分是利用小信号建模法建模并计算出相应的传递函数，并由反激变换器的CCM的工作条件算出一组参数。
第二部分是通过matlab对其开环特性的分析，选择合适的补偿方法，并通过simulink进行仿真观察验证。
1 反击变换器的现状反激式(Flyback)变压器，或称转换器、变换器。
因其输出端在原边绕组断开电源时获得能量故而得名。
反激式变压器的优点有:1.电路简单,能高效提供多路直流输出,因此适合多组输出要求.2.转换效率高,损失小.3.变压器匝数比值较小.4.输入电压在很大的范围内波动时,仍可有较稳定的输出,目前已可实现交流输入在 85~265V间.无需切换而达到稳定输出的要求.反激式变压器的缺点有:1.输出电压中存在较大的纹波,负载调整精度不高,因此输出功率受到限制,通常应用于150W以下.2.转换变压器在电流连续(CCM)模式下工作时,有较大的直流分量,易导致磁芯饱和,所以必须在磁路中加入气隙,从而造成变压器体积变大.3.变压器有直流电流成份,且同时会工作于CCM / DCM两种模式,故变压器在设计时较困难,反复调整次数较顺向式多,迭代过程较复杂.由于两种模式的仿真较复杂，本文只对CCM模式下的反激变换器进行仿真和讨论。
2 CCM 模式下反激式变换器的工作原理和传递函数的计算CCM 模式是指，反激式变换器中的变压器在一个周期结束时仍有部分的存储能量。
而这也是CCM 模式下讨论其工作原理和计算传递函数的基础。
CCM 模式下，反激式变换器有两个工作状态，一个是开关Q 导通，另一个是开关Q 断开，如图2.1所示。
V(t)V gD 开关Q断开V g D 开关Q 导通图2.1 CCM 模式下反击变换器的两个工作状态当开关Q 断开时有方程组：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+=+-=+=])(,[),()(])(,[,)()(])(,[),()(s s s T L g T c T g L t d t t t i t i t d t t R t v t i t d t t t v t v当开关Q 导通时有方程组：⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧++=++-=++-=],)([,0)(],)([,)()()(],)([,)()(s s g s s L c s s L T t T t d t t i T t T t d t R t v n t i t i T t T t d t n t v t v在周期平均法的基础上，通过在变换器静态工作点附近引入低频小信号扰动，从而对变换器进行线性化处理。
反激变换器小信号模型Gvd(s)推导__1210
一、反激变换器小信号模型的推导 1.1 DCM1.1.1 DCM buck-boost 小信号模型的推导根据状态空间平均法推导DCM buck-boost 变换器小信号模型如下：+-v in (t)v o (t)一般开关网络图1 1理想Buck-Boost 变换器开关网络1231d d d ++= （1）首先，定义开关网络的端口变量1122,,,v i v i ，建立开关周期平均值1122,,,ssssT T T T v i v i 之间的关系：11()sg T g pk s s v t v i d T d T LL<>==（2）根据工作模态：113()()()0s s s L T g T T v t d v t d v t d <>=<>+<>+ （3）[]11()()()sss t T t T L T L s ttsssdi Lv t v d Ld i t T i t T T d T τττ++<>===+-⎰⎰（4） DCM 下，()()0s i t T i t +==，所以()0s L T v t <>=，结合（3）式：11()()0s s g T T d v t d v t <>+<>= （5）21()(t)=-(t)()s sg T T v t d d v t <><> （6）根据工作模态：1123()()0()(()())()()s s s s T g T T g T v t d t d t v t v t d t v t <>=+<>-<>+<>（7） 消去上式的2d 和3d 得：1()()s s T g T v t v t <>=<> （8）根据工作模态：2123()()(()())()0(())s s s s T g T T g T v t d t v t v t d t d v t <>=<>-<>++-<>（9）消去上式的2d 和3d 得：2()()s s T T v t v t <>=-<> （10）21111111()()()22ss s t T s T pk T tsd T i t i t d i v t T L+<>===<>⎰（11）于是输入端口的方程可表示为：111()()()ss T T e v t i t R d <><>= （12）1212()e sLR d d T =（13） 222111222212()()11()()22()()()ss s s s st T T T s T pk tsT e T v t v t d T i t i t d i T L v t R d v t +<><><>====<><>⎰（14）于是输出端口的输出功率可以表示为：21221()()()()s s s T T T e v t i t v t R d <><><>=（15）可见输出端口的输出功率等于输入端口的输入功率。
单端反激DC_DC电路仿真
单端反激DC/DC电路仿真一、设计要求▪利用simpowersystems建立单端反激电路的仿真模型。
输入直流电压源，电压28V，电压纹波小于10%，输出电压5V，电压纹波小于2%，输出额定功率30W。
电路开关频率10KHz，整流二极管通态压降0.8V，计算功率管的工作占空比，并选择开关管（选择MOSFET）及二极管。
▪ 1.满负载的仿真。
DC/DC变换器输出功率30w，R=0.68欧姆，C=4700uf,仿真时间0.2s。
观察并记录MOSFET的工作波形（电压，电流波形），输出整流二极管的工作波形（电压，电流波形），输出波形。
▪ 2.小负载的仿真。
DC/DC变换器输出功率0.5w，R=50欧姆, C=4700uf仿真时间0.2s。
观察并记录MOSFET的工作波形（电压，电流波形），输出整流二极管的工作波形（电压，电流波形），输出波形。
▪仿真分析，选择合适的功率管，整流二极管（电压，电流参数），设计合适的占空比（由合适输入输出电压决定）。
二、实验电路与仿真1.满负载的仿真。
R=0.68欧姆，C=4700uF。
MOSFET的工作波形（电压，电流波形），输出整流二极管的电压工作波形输出整流二极管的电流工作波形输出波形由图，磁化电流为连续2、小负载的仿真。
R=50欧姆, C=4700uF。
MOSFET的工作波形（电压，电流波形）输出整流二极管的电压工作波形输出整流二极管的电流工作波形输出波形由图知，磁化电流为不连续三、实验结果分析当开关管S 导通时，输入电压Uin 加到变压器的原边绕组N1上，由于变压器对应端的极性，副边绕组N2 为下正上负，二极管D 截至，副边绕组N2没有电流通过。
当S 截止时，副边绕组N2极性上正下负，二极管D 导通，此时S 导通期间储存在变压器中的能量便通过二极管D 向负载释放。
在工作过程中，变压器起了储能电感的作用。
当满负载时，磁化电流连续。
当S 截止时间较小时，在截止时间结束时，副边电流将大于0，在这种状态下，下一周期开始S 重新导通，原边绕组电流则不会从0开始。
基于峰值电流控制的反激变换器的建模与设计
基于峰值电流控制的反激变换器的建模与
设计
反激变换器是一种常见的电源转换器，它可以将直流电压转换为交流电压，常用于电子设备的电源供应。
基于峰值电流控制的反激变换器是一种常见的反激变换器控制方式，它可以实现高效率、高精度的电源转换。
基于峰值电流控制的反激变换器的建模与设计需要考虑多个因素。
首先，需要确定变换器的拓扑结构，常见的反激变换器拓扑结构包括单端、双端和半桥结构。
其次，需要确定变换器的工作频率和输入输出电压等参数。
最后，需要确定峰值电流控制的具体实现方式，常见的控制方式包括电流模式控制和电压模式控制。
在进行反激变换器的建模与设计时，可以采用MATLAB等软件进行仿真分析。
通过仿真分析可以得到变换器的电路参数、电流波形、功率损耗等关键指标，从而优化设计方案。
同时，还需要进行实际电路的搭建和测试，以验证仿真结果的准确性。
基于峰值电流控制的反激变换器具有多种优点，如高效率、高精度、稳定性好等。
在实际应用中，可以根据具体需求选择不同的控制方式和拓扑结构，以实现最佳的电源转换效果。
基于峰值电流控制的反激变换器的建模与设计是一项复杂的工作，需要综合考虑多个因素。
通过合理的设计和优化，可以实现高效率、
高精度的电源转换，为电子设备的稳定运行提供可靠的保障。
反激变换器小信号模型Gvd(s)推导__1210
一、反激变换器小信号模型的推导 1.1 DCM1.1.1 DCM buck-boost 小信号模型的推导根据状态空间平均法推导DCM buck-boost 变换器小信号模型如下：+-v in (t)v o (t)一般开关网络图1 1理想Buck-Boost 变换器开关网络1231d d d ++= （1）首先，定义开关网络的端口变量1122,,,v i v i ，建立开关周期平均值1122,,,ssssT T T T v i v i 之间的关系：11()sg T g pk s s v t v i d T d T LL<>==（2）根据工作模态：113()()()0s s s L T g T T v t d v t d v t d <>=<>+<>+ （3）[]11()()()sss t T t T L T L s ttsssdi Lv t v d Ld i t T i t T T d T τττ++<>===+-⎰⎰（4） DCM 下，()()0s i t T i t +==，所以()0s L T v t <>=，结合（3）式：11()()0s s g T T d v t d v t <>+<>= （5）21()(t)=-(t)()s sg T T v t d d v t <><> （6）根据工作模态：1123()()0()(()())()()s s s s T g T T g T v t d t d t v t v t d t v t <>=+<>-<>+<>（7） 消去上式的2d 和3d 得：1()()s s T g T v t v t <>=<> （8）根据工作模态：2123()()(()())()0(())s s s s T g T T g T v t d t v t v t d t d v t <>=<>-<>++-<>（9）消去上式的2d 和3d 得：2()()s s T T v t v t <>=-<> （10）21111111()()()22ss s t T s T pk T tsd T i t i t d i v t T L+<>===<>⎰（11）于是输入端口的方程可表示为：111()()()ss T T e v t i t R d <><>= （12）1212()e sLR d d T =（13） 222111222212()()11()()22()()()ss s s s st T T T s T pk tsT e T v t v t d T i t i t d i T L v t R d v t +<><><>====<><>⎰（14）于是输出端口的输出功率可以表示为：21221()()()()s s s T T T e v t i t v t R d <><><>=（15）可见输出端口的输出功率等于输入端口的输入功率。
单端反激DCDC电路仿真
单端反激D C D C电路仿真Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT题目：单端反激D C /D C 电路仿真输入直流电压源，电压28V ，输出电压5V ，电压纹波小于1%，输出额定功率30W ，最小负载电流1A ，开关频率50kHz ，整流二极管通态压降。
计算必须的电感（变压器电感），电容，变压器的变比，功率管的工作占空比等参数，利用simpowersystems 建立单端反激电路的仿真模型。
进行DC/DC 变换器输出功率20W 的仿真，仿真时间。
观察并记录MOSFET 的工作波形（电压，电流波形），输出整流二极管的工作波形（电压，电流波形）和输出电压波形。
1、 参数计算选择开关管的耐压不高于56V选择死区时间为，则2.0 t d ，取效率为%纹波电压1%最小负载电流1A ，则最大电阻有5欧2、仿真图一、负载的仿真。
DC/DC变换器输出功率20w，仿真时间。
观察并记录MOSFET的工作波形（电压，电流波形），输出整流二极管的工作波形（电压，电流波形），输出波形。
输出电压5V，输出额定功率20w，可以算出输出电阻为欧姆。
参数设置如下。
R=（5V）2/20W=ΩDCM模式1)MOSFET管通过的电流、电压波形分析：在MOSFET管关断时，MOSFET两端电压为直流侧电压加上输出侧反应到输入侧的电压之和，当MOSFET管导通时，管子端电压为0V。
在MOSFET管关断时，变压器原边电流为0，副边等效电感对电路放电，电流线性降低，在MOSFET管导通时，变压器原边电源对电感充电，原边电流线性增加。
2)二极管电流电压波形3)输出电压波形根据仿真，当D=40%时,输出V= 不能满足V=5。
调整占空比是D=53%，则输出电压的平均值为，，电压波动范围是，满足1%电压纹波的条件。
（2）CCM模式根据波形调试得D=43%,L(pu)=1)MOSFET管通过的电流、电压波形2)二极管电流电压波形3)输出电压波形输出电压V=电压波动范围是，满足1%电压纹波的条件。
反激式变换器电路仿真建模与分析
学号：常州大学毕业设计（论文）（2012届）题目学生学院专业班级校内指导教师专业技术职务校外指导老师专业技术职务二○一二年六月反激式变换器电路仿真建模与分析摘要:开关DC-DC变换器是一种典型的强非线性时变动力学系统，存在各种类型的次谐波、分岔与混沌等丰富的非线性现象。
这些非线性现象严重影响开关DC-DC变换器的性能。
因此，深入分析和研究开关DC-DC变换器的分岔和混沌等非线性动力学现象，对开关DC-DC变换器的设计、运行及控制都具有重要的指导意义。
反激式变换器是一种隔离式开关变换器，该变换器利用变压器实现了输入与输出电气隔离。
变压器具有变压的功能有利于扩大变换器的输出设备应用范围，也便于实现不同电压的多路输出或相同电压的多种输出。
运用变压器进行隔离使电源与负载两个直流系统之间是绝缘的，即使输出短路也不会影响外部电源。
本文利用PSIM电路仿真软件进行电路仿真，给出峰值电流控制反激式变换器和电压反馈控制反激式变换器各电路参数变化时的时域波形和在输出电压-安匝和平面上的相轨图，并对输入电压和负载电阻两个参数进行分析，从而确定其稳定工作时的参数区域。
本文对反激式变换器进行建模和PSIM电路仿真分析，了解到该变换器在不同电路参数时的运行情况，有效地估计出该变换器处于稳定工作状态时的电路参数范围，有助于制作实际反激式变换器电路参数的合理选取。
关键词：反激式变换器；安匝和；峰值电流控制；电压反馈控制；稳定性；PSIM；仿真Simulation Modeling and Analysis of the fly back convertercircuitAbstract: Switching DC-DC converters are a type of strong nonlinear and time-varying dynamical systems with all kinds of nonlinear phenomena, such as subharmonic, bifurcation, and chaos. These phenomena will seriously impact the work of the switching DC-DC converters. So, the deep analysis and study of these nonlinear dynamical phenomena have an important significance for design of switching DC-DC converter.Fly back converter is a special switching DC-DC converter, in which the transformer is employed to isolate the input from output. And the use of transformer in fly back converter is convenient to expand the output range and realize multi-output.In this paper, using the PSIM software, the simulation circuits of peak current mode(PCM) controlled fly back converter and voltage mode(VM) controlled fly back converter are built. Based on the simulation circuit and different circuit parameters, the operation of PCM controlled fly back converter is analysed and studied by time-domain waveforms and phase portraits in inductor current and total ampere-turns plane. Besides, the input voltage and load resistor are considered as two variables to depict the steady-state and unsteady-state region of the converter. The research results can help to choose reasonable circuit parameters in designing fly back converter circuit.Key works：Fly back converter; Total ampere-turns; Chaos; Peak current mode control; V oltage mode control; Stability; PSIM; Simulation目次摘要 (I)目次 (III)1 引言 (1)2 开关DC-DC变换器及其控制技术简介 (2)2.1 开关DC-DC变换器 (2)2.1.1 Buck变换器 (2)2.1.2 Boost变换器 (2)2.1.3 Buck-Boost变换器 (3)2.1.4 反激式变换器 (3)2.2开关DC-DC变换器控制技术 (6)2.2.1 固定频率控制技术 (6)2.2.2 可变频率控制技术 (9)2.3 PSIM软件简介 (10)3 反激式变换器的建模与仿真分析 (11)3.1 PCM控制反激式变换器的PSIM建模 (11)3.2 PCM控制反激式变换器的仿真分析 (12)3.3 VM控制反激式变换器的PSIM建模 (14)3.4 VM控制反激式变换器的仿真分析 (14)4 反激式变换器的稳定工作参数域仿真与分析 (16)4.1利用输入电压和负载确定稳定工作参数域 (16)4.2 利用参考电流和负载确定稳定工作参数域 (21)4.3 利用参考电流和输入电压来确定作参数域 (24)5 结论 (27)参考文献 (28)致谢 (30)1 引言开关DC-DC变换器是一类典型的强非线性时变动力学系统，存在各种类型的次谐波、分岔和混沌等丰富的非线性现象[1-15]。
(完整word版)单端反激变换器的建模及应用仿真
单端反激变换器的建模及应用仿真摘要：介绍一种单端反激式高压DC/DC变换器,叙述其工作原理,工作模式，波形的输出。
并对两种工作模式进行了分析。
通过对单端反激变换器的Matlab/Simulink建模与仿真，研究电路的输出特性，以及一些参数的选择设置方法。
关键词：单端反激变换器Matlab/Simulink 建模与仿真1.反激变换器概述换电路由于具有拓扑简单，输入输出电气隔离，升/降压范围广，多路输出负载自动均衡等优点，而广泛用于多路输出机内电源中。
在反激变换器中，变压器起着电感和变压器的双重作用，由于变压器磁芯处于直流偏磁状态，为防磁饱和要加入气隙，漏感较大。
当功率管关断时，会产生很高的关断电压尖峰，导致开关管的电压应力大，有可能损坏功率管；导通时，电感电流变化率大。
因此在很多情况下，必须在功率管两端加吸收电路。
反击变换器的特点：1、电路简单，能高效提供多路直流输出，因此适合多组输出要求。
反激变换器是输出与输入隔离的最简单的变换器。
输出滤波仅需要一个滤波电容，不需要体积、重量较大的电感，较低的成本。
尤其在高压输出时，避免高压电感和高压续流二极管。
功率晶体管零电流开通，开通损耗小。
而二极管零电流关断，可以不考虑反向恢复问题2、输入电压在很大的范围内波动时，仍可有较稳定的输出，无需切换而达到稳定输出的要求。
3、转换效率高，损失小。
4、变压器匝数比值较小。
5.小功率多组输出特别有效;6.变压器工作原理与其他类型的隔离变换器不同，隔离变压器还起到了存储能量的作用;7.变压器铁芯必须加气隙,以防磁饱和；2.反击变换器的工作原理反激变换器的原理图如图2-1 所示。
图2-1 反激变换器的原理图反激变换器工作原理是：主开关管导通时，二次侧二极管关断，变压器储能；主开关管关断时，二次侧二极管导通，变压器储能向负载释放。
它和正激变换器不同，正激变换器的变压器励磁电感储能一般很小，各绕组瞬时功率的代数和为零，变压器只起隔离、变压作用。
反激式变换器环路分析与建模
反激式变换器环路分析与建模Technical Note 安森美半导体应用系列技术笔记AN01010101 V1.00 Date: 2012/09/18类别内容关键词反激，环路建模摘要本文采用基于传递函数的经典控制理论，介绍了反激式变换器的功率级和补偿网络分别在CCM模式和DCM模式下的小信号模型，并基于NCP1200及NCP1015构建反激式变换器，在Matlab环境下验证所建数学模型的合理性。
广州周立功单片机发展有限公司修订历史目录第1章反激式变换器环路分析与建模 (1)1.1 概述 (1)1.2 基础概念 (1)1.2.1 与环路分析相关的几个概念 (1)1.2.2 性能优良的开关电源的设计目标 (3)1.3 传递函数的建立 (4)1.3.1 补偿网络传函（Hs） (4)1.3.2 功率级传函（Gs） (6)1.4 Matlab分析 (7)1.5 总结 (9)第1章反激式变换器环路分析与建模1.1 概述在反激式开关电源的设计中，对于缺乏设计经验的工程人员，闭环回路相关参数的调试将会耗去大量的时间和精力。
最让开发人员困惑的是，当自己设计的开关电源表现不佳（比如噪声过大、空载震荡、开机过冲太大等）时，不知道该调整电路中的哪些参数来得到想要的性能。
众所周知，开关电源是一个典型的闭环控制系统，而且是一个高度非线性时变系统。
一般而言，涉及到非线性的系统需要通过现代控制理论的方法去研究，不过，基于矩阵变换的现代控制理论虽然模型精确但建模极为复杂，这一点令开关电源的开发人员望而却步。
在实际工程应用中，非线性系统可以近似线性化处理（相关理论可参考胡寿松版《自动控制原理》第二章内容），从而在保证合理性的情况下，降低研究问题的难度。
因此，采用基于传递函数经典控制理论被广泛应用于实际工程分析中，当然，本文讨论的反激式变换器的建模问题，果断地采用了这种方法。
本文尝试对应用比较广泛的反激式变换器进行建模分析，包括功率级和补偿网络两部分，并在Matlab环境下编写m文件，利用Bode图分析其开环传递函数的幅频特性曲线和相频特性曲线，以及动态响应特性。
反激电源设计与仿真
反激电源设计与仿真反激电源是一种常见的开关模式电源，它在电源设计中具有广泛的应用。
本文将介绍反激电源的基本原理、设计流程和仿真方法。
一、反激电源的基本原理反激电源属于开关电源的一种，其基本原理是利用开关管对输入直流电压进行开关操作，通过变压器和滤波电感来实现工作频率的降低和输出电压的稳定性。
具体而言，反激电源包括以下几个主要组成部分：1.开关管：常用的开关管有MOSFET、IGBT等，其主要作用是在开关状态下将输入直流电压转换为脉冲信号。
2.变压器：反激电源中的变压器主要负责将输入电压变换为适合于输出负载的电压，并通过电感耦合的方式实现能量传递。
3.滤波电容：通过并联在输出端的滤波电容来平滑输出波形，减小输出纹波。
4.控制电路：包括反馈控制电路、PWM控制电路等，用于实现输出电压的稳定性和输出功率的控制。
二、反激电源设计流程反激电源的设计流程一般分为以下几个步骤：1.确定需求：确定输出电压、输出电流和输出功率等基本要求，并预估负载特性。
2.电源拓扑选择：根据需求选择适合的反激电源拓扑结构，常见的有单端反激、两端反激等。
3.参数计算：根据拓扑结构和需求，计算各个元件的参数，如变压器的参数、电感、容值等。
4.元件选型：根据参数计算结果，在市场上选择合适的元件，如开关管、变压器、电容等。
5.电路原理图设计：根据选定的元器件，设计反激电源的电路原理图。
6.布板设计：根据电路原理图，进行线路布局和元件布置，同时要注意功率引线和地线的布局。
7.仿真测试：利用电路仿真软件对电路进行仿真，验证设计的可行性和性能。
8.样板制作：根据仿真结果和布板设计，制作反激电源的样板。
9.实际测试：测试样板的性能，如输出电压、纹波、效率等，对比需求进行调整。
10.优化改进：根据测试结果，对电路进行优化和改进，提高性能和稳定性。
三、反激电源的仿真方法在反激电源设计中，仿真是一个非常重要的环节。
通过仿真可以有效地验证设计的可行性和预测电路的性能。
反激变换器拓扑的电路设计
反激变换器拓扑的电路设计第一步是选择开关管。
开关管是反激变换器中起关键作用的元件之一，其选择应考虑电流承载能力、导通和关断损耗等因素。
常用的开关管有MOSFET和IGBT，其中MOSFET适用于低功率电源，IGBT适用于中高功率电源。
根据负载功率和输入电压范围，选择合适的开关管型号。
第二步是变压器的设计。
变压器是反激变换器中的另一个关键元件，用于将输入电压转换为所需的输出电压。
根据负载功率、输入电压和输出电压的比例关系，可以计算出变压器的变比。
变压器的设计还需考虑绕组的选取和匝数的计算。
一般情况下，主绕组的匝数可以根据输入电压、输出电压和负载电流来计算，而副绕组的匝数可以根据变比关系来计算。
第三步是整流二极管和电容的选择。
整流二极管用于将变压器输出的交流电转换为直流电，电容则用于平滑直流电压。
在选择整流二极管时，要考虑工作频率、反向电压和导通压降等因素。
而电容的选择要考虑额定电压、容量和损耗等因素。
第四步是进行参数计算。
通过计算各元件的参数，可以进一步优化电路的性能。
例如，计算开关频率、输入电压和输出电流的波形，以及开关管和变压器的功率损耗。
最后一步是进行电路优化。
反激变换器的性能很大程度上取决于电路布局、元件的安装和接线等因素。
优化电路可以采取以下措施：1.合理布局各元件，减少开关管和变压器之间的互感耦合。
2.选择高效率的开关管和变压器。
3.增加滤波电容和磁珠，减少电磁干扰。
4.使用电流采样电阻和反馈回路，实现过流保护和稳定输出。
总结起来，反激变换器拓扑的电路设计主要包括选择开关管、设计变压器、选择整流二极管和电容、进行参数计算和进行电路优化等步骤。
通过合理的设计和优化，可以实现高效率、稳定性好的反激变换器电路。
反激变换器建模Matlab仿真
前言本文主要论述的是如何对理想的CCM模式下的反激式变换器进行闭环补偿设计，并观察验证补偿结果。
主要分两部分进行论述，一部分是利用小信号建模法建模并计算出相应的传递函数，并由反激变换器的CCM的工作条件算出一组参数。
第二部分是通过matlab对其开环特性的分析，选择合适的补偿方法，并通过simulink进行仿真观察验证。
1 反击变换器的现状反激式(Flyback)变压器，或称转换器、变换器。
因其输出端在原边绕组断开电源时获得能量故而得名。
反激式变压器的优点有:1.电路简单,能高效提供多路直流输出,因此适合多组输出要求.2.转换效率高,损失小.3.变压器匝数比值较小.4.输入电压在很大的范围内波动时,仍可有较稳定的输出,目前已可实现交流输入在 85~265V间.无需切换而达到稳定输出的要求.反激式变压器的缺点有:1.输出电压中存在较大的纹波,负载调整精度不高,因此输出功率受到限制,通常应用于150W以下.2.转换变压器在电流连续(CCM)模式下工作时,有较大的直流分量,易导致磁芯饱和,所以必须在磁路中加入气隙,从而造成变压器体积变大.3.变压器有直流电流成份,且同时会工作于CCM / DCM两种模式,故变压器在设计时较困难,反复调整次数较顺向式多,迭代过程较复杂.由于两种模式的仿真较复杂，本文只对CCM模式下的反激变换器进行仿真和讨论。
2 CCM 模式下反激式变换器的工作原理和传递函数的计算CCM 模式是指，反激式变换器中的变压器在一个周期结束时仍有部分的存储能量。
而这也是CCM 模式下讨论其工作原理和计算传递函数的基础。
CCM 模式下，反激式变换器有两个工作状态，一个是开关Q 导通，另一个是开关Q 断开，如图2.1所示。
V(t)V gD 开关Q断开V g D 开关Q 导通图2.1 CCM 模式下反击变换器的两个工作状态当开关Q 断开时有方程组：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+=+-=+=])(,[),()(])(,[,)()(])(,[),()(s s s T L g T c T g L t d t t t i t i t d t t R t v t i t d t t t v t v当开关Q 导通时有方程组：⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧++=++-=++-=],)([,0)(],)([,)()()(],)([,)()(s s g s s L c s s L T t T t d t t i T t T t d t R t v n t i t i T t T t d t n t v t v在周期平均法的基础上，通过在变换器静态工作点附近引入低频小信号扰动，从而对变换器进行线性化处理。
反激电路建模
基于TOPSwitChⅡ的单端反激开关电源的建模及动态分析O 引言开关电源以其小型、轻量和高效率的特点，而被广泛地应用于以电子汁算机为主导的各种终端设备、通信设备中，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一环，而开关电源性能的优劣也将直接关系到整个系统的安全性与可靠性。
开关稳压电源有多种类型，其中单端反激式开关电源，由于线路简单，所需要的元器件少，而受到重视。
为使开关电源具有更好的动态稳定性，本文首先将开关电源从功能和结构上分成3个部分，求出各部分的内部参数，及相互之间的关系，然后运用动态小信号平均模型的基本原理求得各部份的传递函数，最后对3个部分传递函数组成的一个整体闭环系统进行分析，以求达到最佳的控制效果。
1 系统模型的建立图1为单端反激式开关电源控制系统的结构图，由3个重要部分组成，即调节器、开关器件和高额变压器。
其中凋节器为TL431，由美国德州仪器公司(TI)和摩托罗拉公司生产；开关器件为TOP227，由Power Integrations(简称PI)公司于1994年推出的TOPswitchⅡ系列芯片。
电路的工作原理是：输出电压的取样(取样系数为α)反馈给调节器的一个输入端与另一输入端的给定信号Ug(TL431内部的电源提供，其大小为2.5V)进行比较，输出为电流Ic；Ic控制开关器件的占空比；高频变压器和输出整流滤波组成的一个整体，把原边的能量转换到副边输出。
各种因素的变化最终导致电源的输出量发生变化，通过调节器使得输出趋于稳定。
要对系统进行动态分析必须对每个环节建立明确的数学描述，即给出它们具体的传递函数。
在建模的过程中，运用动态小信号平均模型的基本原理，分别对3部分模型进行推导。
1.1 调节器部分调节器部分是以TL43l为主要器件构成的电路，在模型推导的过程中，结合电路的基本原理和元器件在实际模型中的功能将电路简化，最后对最简化的电路图进行建模。
图2为TL431及外围元器件构成的电路图(虚线框内为TL431的内部结构图)，可以简化为图3。
基于状态空间平均法的反激变换器DCM小信号建模
收稿日期：2020-11-11 基金项目：西安市科技计划项目（Z18134）。 作者简介：杨 可（1993-），女，甘肃天水人，硕士研究 生，主要研究方向为电力电子技术与电气传动； 苏尚流（1990-），男，福建泉州人，通信作者，硕士研究生， 工程师，主要研究方向为 DC/DC 变换器设计。
2.State Grid Quanzhou Power Supply Company, Quanzhou 362000, China)
Abstract: Flyback converter can be widely used in switching power supply of medium and small power.Small signal model provides theoretical basis and model basis for stability analysis of converter.On the analysis of the principle of the flyback converter, on the basis of state space average method is adopted to establish the small signal model of DCM flyback converter, and deduces the exciting current to the input voltage, excitation current, field current to the output current source to the duty ratio and the output voltage to input voltage and output voltage source to the output current and output voltage to the duty ratio of the transfer function, for all types of DCM mode converter control circuit design modeling provides the reference and has good popularization value.
90W反激型开关电源的仿真设计
摘要开关电源不但能够节省资源保护环境，还为人们带来巨大的经济效益，这使得开关电源的发展成为一种必然趋势。
而反激型开关电源使用到的元器件的个数少、电路简单、成本低、可靠性高，伴随着人们对小型化消费类电子产品的需求日益增高，小功率开关电源的需求也随之增高，所以反激型开关电源得到了广泛的应用。
反激型开关电源主要由4个部分组成，即主电路、控制电路、检测及保护电路和其他电路。
主电路也就是反激型电路，控制电路采用UC3842这种PWM集成控制芯片组成。
在确定了反激型开关电源的整体拓扑后，联系需要达到的技术指标，通过计算可以得到主要元器件母线电容、变压器、MOSFET的相关参数。
对于一些辅助型器件的参数可以在仿真软件中进行调试得到。
功率因数的校正使用有源功率因数校正，可以达到0.99以上。
在Multisim仿真软件中对设计出的电路拓扑进行调试和仿真验证，在整体仿真图中可以看到输出电压为20V左右，等待输出电压稳定之后电压波形为一条直线，其输出负载的电流为4.2A左右，在需要达到的技术指标中输出电压为20V，输出电流为4.5A，结果与实际需要达到的指标有一定的误差，误差在允许的范围之内，所以90W反激型开关电源的仿真设计完成。
关键词：开关电源；反激；仿真；调试AbstractSwitching power supply will not only be able to save resources to protect the environment, but also bring huge economic benefits for people, which makes the development of the switching power supply has become an inevitable trend. The number of flyback switching power supply using fewer components to the circuit is simple, low cost, high reliability, along with the demand for miniaturization of consumer electronics products of the increasing demand for small switching power supply also will increased, so the flyback type switching power supply has been widely used.Flyback switching power supply is mainly composed of four parts, namely the main circuit, control circuit, detection and protection circuits and other circuits. The main circuit is a flyback circuit, PWM control circuit using UC3842 this integrated control chips. In determining the overall topology flyback switching power supply after contact technical indicators need to reach, you can get the main components bus capacitor, transformer, MOSFET related parameters by calculation. For some parameters of the device can be assisted in the simulation software debug obtained. Power factor correction using active power factor correction, can reach more than 0.99.In Multisim software to design a circuit topology for debugging and simulation, the overall figure can be seen in the simulation output voltage of about 20V, output voltage stability after waiting voltage waveform is a straight line, the output load current is 4.2A about the need to meet the technical specifications of the output voltage is 20V, output current is 4.5A, and the actual results of the indicators needed to achieve a certain error, the error is within the allowable range, so the 90W flyback switching power supply design simulation completed.Key Words: Switching power supply, Flyback, Simulation, Debugging目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)1 绪论 (4)1.1 开关电源的研究意义 (4)1.2 开关电源的发展现状和前景 (4)1.3 反激型开关电源的研究 (4)2 反激型开关电源系统设计 (4)2.1 电源系统的整体框架 (4)2.2 反激变换电路工作拓扑及其工作原理 (5)2.3 依据技术指标设计相应的反激型电路 (6)2.3.1 对于母线上电容的计算 (6)2.3.2 变压器的计算..................................................................... 错误!未定义书签。
反激电路详细设计PPT实例讲解
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参数设计
12、输出稳压电容
电容值： C ≥Ipk*(1-Dmax)/Fs* △Uo △Uo为允许的纹波电压
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参数设计
13、电压反馈
电压反馈：Uref=2.5V
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参数设计
7、RCD
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参数设计
8、开关管
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12
参数设计
9、频率
振荡频率： Fosc=1.72/RT*CT
开关频率： Fs=0.5*Fosc
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13
参数设计
10、反激变压器
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参数设计
11、输出整流二极管
Uref
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参数设计
13、电流反馈
电流峰值反馈： R=Use*（1+R22/R24）/Iinpk Use为芯片的保护电压 Iinpk为开关管的峰值电流
Use
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参数设计
15、绕组供电
按次级相同设计 增加稳压二极管
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正激变换器
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反激变换器
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开发部
1
主拓扑
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2
开关管波形
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3
实例
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4
参数设计
1、保险丝
保险丝： I=(1～3)Iinmax
SIMPLIS电流模式反激电路仿真的经典实例献上
SIMPLIS电流模式反激电路仿真的经典实例献上SIMPLIS 不光用来仿真不带寄生参数的理想电路。
仿真带寄生参数的速度也是非常快的。
用来观察密勒效应，仿真吸收电路，学习环路补偿等都非常实用。
例子是一个简单的反激电路，输入375V DC,输出12V1A,带一些寄生参数。
电路图如下:对电路进行POP 分析和AC 分析，得到变换器稳定状态的波形以及闭环响应，整个过程用时不到30 秒。
VDS 波形初级电流波形次级电流波形次级二极管波形闭环波特图U4 是个自定义的简单的电流模式IC 模型，连VCC 都没有。
里面包含了一些峰值电流模式控制的基本功能，如占空比限制，最大检测电压，斜率补偿等。
完全是出于各人爱好(方便调整IC 参数)，大家可以使用SIMPLIS 自带的3842. U4 内部图POP 分析的原理以及POP 分析失败的解决方法原理：POP TRIGGER 里面有个基准和一个比较器，与周期性信号比较产生方波，以此方波来记录一个周期的开始和结束.仿真器先仿真第一个周期，记录周期开始时的电容电压和电感电流，再仿真下一个周期的电容电压和电感电流，记录他们的差值。
这样持续很多周期，他们的差值都非常小，仿真器就认为系统已经稳定了，POP 分析成功。
POP 分析为什么会失败?1.系统不稳定，比如产生大小波。
2.电容电压和电感电流的初始值离稳态值太远了。
3.POP TRIGGER 接的位置不对，或者POP TRIGGER 里面的参考电压设置不对，导致不能输出周期性的方波。
4.POP 分析的设置不对。
——MAX Period 太短或太长——POP iterations 的值太小POP 分析失败后的解决方法1.首先确保瞬态分析能成功，并且能进入稳态波形。
2.关键元件的初始值设置为接近稳态值(稳态值可从瞬态分析里看到)，特别是输出电容，反馈电容等元件的初始值。
3.确保POP TRIGGER 能触发到周期信号(瞬态分析时可以用探头观察POP TRIGGER 输出波形)4.MAX Period 值要大于开关周期，也不能太大。
单端反激变换器的建模和应用仿真PPT20页
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
单端反激变换器的建模和应用仿真
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
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基于TOPSwitChⅡ的单端反激开关电源的建模及动
态分析
O 引言
开关电源以其小型、轻量和高效率的特点，而被广泛地应用于以电子汁算机为主导的各种终端设备、通信设备中，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一环，而开关电源性能的优劣也将直接关系到整个系统的安全性与可靠性。
开关稳压电源有多种类型，其中单端反激式开关电源，由于线路简单，所需要的元器件少，而受到重视。
为使开关电源具有更好的动态稳定性，本文首先将开关电源从功能和结构上分成3个部分，求出各部分的内部参数，及相互之间的关系，然后运用动态小信号平均模型的基本原理求得各部份的传递函数，最后对3个部分传递函数组成的一个整体闭环系统进行分析，以求达到最佳的控制效果。
1 系统模型的建立
图1为单端反激式开关电源控制系统的结构图，由3个重要部分组成，即调节器、开关器件和高额变压器。
其中凋节器为TL431，由美国德州仪器公司(TI)和摩托罗拉公司生产；开关器件为TOP227，由Power Integrations(简称PI)公司于1994年推出的TOPswitchⅡ系列芯片。
电路的工作原理是：输出电压的取样(取样系数为α)反馈给调节器的一个输入端与另一输入端的给定信号Ug(TL431内部的电源提供，其大小为2.5V)进行比较，输出为电流Ic；Ic控制开关器件的占空比；高频变压器和输出整流滤波组成的一个整体，把原边的能量转换到副边输出。
各种因素的变化最终导致电源的输出量发生变化，通过调节器使得输出趋于稳定。
要对系统进行动态分析必须对每个环节建立明确的数学描述，即给出它们具体的传递函数。
在建模的过程中，运用动态小信号平均模型的基本原理，分别对3部分模型进行推导。
1.1 调节器部分
调节器部分是以TL43l为主要器件构成的电路，在模型推导的过程中，结合电路的基本原理和元器件在实际模型中的功能将电路简化，最后对最简化的电路图进行建模。
图2为TL431及外围元器件构成的电路图(虚线框内为TL431的内部结构图)，可以简化为图3。
具体的简化步骤及原理如下：TI431内部电路中三极管的作用是使误差放大器的输出反相，所以图3中采用反向运放，等效替代TL431内部特性。
二极管VO是为了防此K-A间电源极性接反而损坏芯片，起保护作用，建模时可忽略，而f-g导线本质上给芯片提供工作电压，建模时也可以忽略。
由R1、R2和电源Ui组成的网络，由戴维南等效电路可汁算出Req和Ui′的值。
由图3可以得到，在静态分析中的静态工作点Ui′的值
图4是图3的进一步简化，Ui″为动态建模简图中的输入纹波电压，Uo为输出纹波电压，结合式(1)可得到
式中：Ui*为开关电源的输出反馈端的基准电压；
Ui为实际开关电源中的输入纹波电压。
图5是对应图1的实际开关电源的输入输出方块图，由图5和式(2)可得到调节器部分的传递函数为
根据积分电路的特性，输入任何一个适合的交流电压，输出端就会得到一个超前90°，幅值放大的交流电压。
因此，根据TL431的基本特性设计一个易实现的实验接线图。
图6是输入输出的实验结果，输入输出的关系是一阶积分电路，可以证明函数推导正确。
1.2 开关器件部分
本文用TOP227芯片作为开关器件，所以就必须得到TOP217芯片的传递函数。
从图7所示TOP227芯片的内部结构电路图中可以得出，流入控制端的电流为Ic，控制端的电压为Uc，Uc能向并联调整器和门驱动级提供偏置电压，而控制端电流Ic则能调节占空比。
图7中U1为RFB两端的电压，Ur为CA真两端的电压。
由式(7)可以看出，D(s)与I(s)之间的关系是一阶惯性系统，考虑到这些因素，采用了实验验证和计算的方法来得到未知的参数。
实验中分別采用稳态测试和动态测试，在稳态测试中，通过多通道示波器同时实时观察电流I和占空比D的变化情况，最后得出，在芯片工作正常的情况下，控制端电流I的范围是2.0~6.OmA，因此，在动态测试时，我们就可以在一个确保芯片正常工作的范围进行动态测试。
图8是动态测试图，在TOP227正常工作的条件下，给其输入端加一个阶跃信号，分析其在触发沿触发后的变化关系，从而就可以得到占空比随时间的变化关系。
在满足(Icmi n<Ic1<Ic2<Icmax)的条件下，通过示波器可以读出在以时间T为周期的间隔下，占空比的变化情况，得出T、2T、3T……14T对应的占空比的大小，本实验采用的电流的变化范围2. 23~5.76mA。
所以可得出输入输出的函数关系式为
式中：i为t时刻的电流；
d为t时刻的占空比；
Do为to时刻的占空比；
Io为to时刻的控制电流；
R(t)为输入量；
C(t)为输出量。
对实验结果得出的从T、2T、3T……14T的每个时刻的对应的占空比绘制成图，便可得到占空比随时间的变化关系。
Do为to时刻的占空比大小为Do=60％，此时的Ic的大小为2.23mA，D1为t1时刻的占空比，大小为D1=14％，此时的Ic的大小为5.76mA。
所以，开关器件部分的传递函数为
l.3 高频变压器转换部分
图9是变压器简图，设N1、u1、i1分别为变压器原边的匝数、电压和电流；N2、u2、i2分别为变压器副边的匝数、电压和电流；N1匝的电感为L，则每单位匝原边线圈的电感量为L／N2且Lo=L／N12；N2匝的输出电压为Uo，则单位匝副边线圈所具有的电压为U o／N2；N1i1=N2i2。
变压器的调节是通过调节开关部分的输入占空比达到调节输出电压，当系统稳定时，变压器的能量传输也趋于稳定。
这里把这种稳定的能量传输定义为初始状态。
Ud为原边充电电压，Uc为副边放电电压，初始状态下的电流、电压等参数的关系式为
上升段
占空比经过△D的变化量后，从图11上可以看出电流上升的时间延长，而下降的时间缩短，但上升和下降的斜率的大小是不变的，可以得出电流的变化量△i。
在动态分析时用值代入即可得到
由图11可以看出，在经过△D第一次变化后，电流的变化量为△i=△i1′-△i2′以后每次的变化量都是△i，因此，系统只要经过一个延时环节就可以达到需要的稳定状态。
由于本文要得出D和Uo之间的关系，因此，可以引入一个中间变量来达到此目的，也就是说，经过如△D→△i→Uc，即可以求出两者之间的关系。
因此，用图12来表达。
此处的反馈端Uc是一个变化很小的值，所以得出最后的函数为
1.4 系统模型建立及分析
由以上3部分可以得出系统的开环传递函数为
则系统的传递函数为
由于开关电源的反馈部分是影响动态特性的最重要的环节，因此，可以用一阶、二阶、甚至更高阶来分析。
可用频率特性法求出系统的相角裕量和幅值裕量等稳定性参数，以分析和评价系统的稳定性。
关于具体的运算分析方法，在有关自动控制原理书籍中均有详细的讨论，这里不在赘述。
2 实验结果
在分析了正常工作时的各个模块之间的联系，考虑了影响开关电源输出电压质量的各种因素，调节了各个环节的元器件的参数后，测得脉冲变压副边输出电压(图13)和经过滤波网络得到的输出电压波形(图14)。
3 结语
实验结果表明，模型的推导具有推广使用价值，为开关电源的优化设计提供了理论依据。