开关电源的PSPICE仿真分析.pdfVIP

维普资讯 第 17卷 第 3期 郑 州 轻 工 业 学 院 学 报 (自然 科 学 版 ) Vo1．17 No．3 2002年 9月 JOURNAL0FZHENGZHOU INSTITUTE0FLIGHT INDUSTRY (NaturalScience) Sep．2002 文章编号 ：1004—1478(2002)03—0020—03 开关电源的PSPICE仿真分析 王留芳 ， 曹玲芝， 杨存祥 ， 孙玉胜 (郑州轻工业学院 信息与控制工程系，河南 郑州 450002) 摘要 ：采用通用电路分析软件 PSPICE，在保证模拟 电路精度 的情况下，建立实时电路仿真模型 ，进 而对开关电源系统进行计算机实时仿真分析 ，对开关电源闭环控制系统动态响应过程及稳态过程 的仿真分析表明，该方法可优化系统的设计方案 ，验证理论设计的可行性 ． 关键词 ：开关 电源；仿真分析 ；电路模型；反激式 中图分类号 ：TP276 文献标识码 ：A 0 引言 开关 电源功率变换 电路和控制电路的非线性 、时变性使得系统的稳定性分析与设计 比线性 电路更为复 杂 ．控制系统稳定与否 ，对电源的输 出稳压精度及整个电源系统能否正常可靠地工作都有重要影响．以往在 闭环控制系统的分析与设计过程中，需要进行大量繁琐 、复杂 的计算 ，结果往往不直观 ，而且会延长设计周 期 ．此外 ，如果直接利用实验 的方法对理论进行验证 ，也会造成元器件的浪费．近年来 ，计算机及 CAD技术 的 发展和应用 ，给开关电源的分析与设计带来了很大便利 ．在国际上 ，开关 电源的分析 、研究和设计已广泛采用 计算机仿真技术 ．使用该技术可 以在制作实际电路之前先建立一个模拟的实验环境 ，根据预先建立的电路模 型构造出系统的仿真模型 ，然后对系统进行稳态 、动态特性分析 ，寻求满足设计性能要求的元件参数 ，优化系 统的设计方案 ，减少开发过程的盲 目性 、复杂性 ，缩短开发周期 ，降低设计成本 ．本文拟采用通用电路分析软 件 PSPICE对开关电源系统进行计算机辅助分析 ． 1 建立适合于PSPICE的实时电路仿真模型 1．1 PSPICE软件的特点 PSPICE软件作为实时电路仿真软件 ，具有 图形功能强大、元器件模型比较精确等优点，但也存在明显缺 陷：模型库提供 的元器件模型较少 ，虽然随着软件版本 的提高 ，元件模型库 中的模型逐渐增多，但仍不能够满 足开关电源设计者对各种开关电源集成控制 (IC)芯片及其他元器件的使用要求 ，给开关 电源的计算机仿真 分析增加了一定 的难度 ．因此采用 PSPICE通用电路仿真软件对 电路进行计算机辅助分析时，首先需要建立 适合于 PSPICE仿真的实时电路模型 ，然后根据一定 的格式输入要模拟 的电路 中的元器件及其连接关系 ．在 构造元器件模型的过程中，难点主要在于 Ic芯片仿真模型的建立 ．其原因是 ：一方面 Ic芯片的内部 电路结 构复杂 ，既包含误差放大器 、时钟 电路等模拟部分 ，又存在形成驱动信号的数字逻辑电路 ；另一方面是制造商 大多只提供元器件的应用功能和简化的内部电路结构 ．因此 ，在建立元件仿真模型时不仅需要解决数模混仿 的问题 ，还要在熟悉开关电源理论的基础上详细认真地剖析各控制芯片的功能结构 ． 收稿 日期 ：2001—10—16 基金项 目：郑州轻工业学院科研基金 资助项 目(200115) 作者简介 ：王留芳(1969一 )，女，河南省柘城县人，郑州轻工业学院讲师，硕士，主要从事 电机及 电器控制和 电力电子技术 应 用研 究 ． 维普资讯 第 3期 王留芳等：开关电源的PSPICE仿真分析 1．2 实时电路仿真模型 笔者以DOUBLE—ENDFLYBACK功率变换电路为主电路 的开关 电源为例 ，建立一套通用 的PSPICE实时 仿真分析的电路模型 ．为便于分析 ，本文在构造 Si9120仿真电路模型时，采用理想 的脉冲电压源代替时钟脉 冲信号 ，其频率与