带光耦双闭环反激式开关电源小信号模型分析_华晓辉（1）2008年5月25円第25卷第3期通信电源技术TelecomPowerTechnologiesMay25,2008/Vol.25No.3:1009-3664（2008）03-0030-03研制幵发带光耦双闭环反激式开关电源小信号模型分析华晓辉（屮国移动福建公司网管屮心，福建福州350007）摘要:双闭环控制在开关电源中的应用非常普遍，是因为它使系统具有较好的动态性和稳定性。文章就是在双闭环控制的反激电路中,分析了反激变换器的功率级电路的平均模型和控制电路中TL431和光耦器件的非理想模型;运用控制理论写出整个变换器系统闭环的环增益，并且用网络分析仪测出系统环增益，结果表明系统具有良好的稳定性和动态性。关键词:反激变换器;双闭环控制;TL431;光耦元件:TN86文献标识码:AAnalysisofSmallSignalwithOptocouplerFeedbackfortheDoubleClosedLoopFlybackConverterHUAXiao-hui(ChinaMobileFu激an,Fuzhou350007,China)Abstract:ApplicationofthedoubleclosedloopcontrolhasalreadybeenpopularinSMPS.becausesuchasystemhasafastdynamicresponseandgoodstability.lnthispaper,thesmallsignalofsingle-endedflybackconverterwithdoubleclosedloopcontrolisanalyzedfirst主题henthenotidealsmallsignalofTL431andoptocouplerinthecontrolloopispresen-tedtoo;basedonthecontroltheorythemathematicexpressionoftheloopgainiseduced,atlasttheexperimentalresultsshowsgoodstabilityandfastresponsibilitywiththehelpofnetworkanalyzer.Keywords:flybackconverter;doubleclosedloopcontrol;TL431;optocoupler0引言当前存在的隔离开关变换器屮,Flyback电路以其只有一个变压器和开关器件具有结构简单的优势。由于开关电源在新领域的应用，使其在稳定性和精确度上提出了更高的要求，因此控制系统对电源的性能起到决定性作用。作为一个具有闭环反馈的隔离变换器，它的反馈为了达到基本的电隔离，常使用隔离器件，而光耦器件在隔离模拟信号中得到广泛应用。以往的反馈环路小信号模型分析中，有的是单闭环控制、有的是双闭环控制模式，而在双闭环控制的小信号模型分析中，很少把光耦的非理想小信号模型考虑进去。采用电流控制模式除了有动态模型简单、输入电压前馈特性以外，还具有电流保护和易于并联运行等优点。[1]值相对于稳态量来说小的多。在这里LM为激磁电感、励磁电流为iM、输入电压为UIN、输入电流为ilN、输出电压为Uo,负载电阻为R,匝比为n:1双闭环控制反激电路文献［2］利用状态空间平均模型法建立Flyback小信号模型,对应图2(a)可写出表达式(1)、图2(b)可写出表达;A；(2)dt=vt(1)1反激电路的小信号模型图1是带有光耦反馈的双闭环控制的Flyback电路，内环采用峰值电流控制,外环采用电压型控制。典型的Flyback工作模式如图2,为便于分析假设如下:(1)忽略开关管和二极管的导通压降和反向截止电流;⑵开夫频率比变换器低通滤波器的转折频率大很多;(3)扰动信号频率比幵关频率低很多;(4)扰动量的幅收稿日期:2008-01-18作者简介:华晓辉(1980+男，工学硕士、工程师，中国移动福建公司网管中心任职,研究方向:电力电子技术。oodtRiin(t)=i(t)图2典型的Flyback工作模戎通信电源技术2008年5月25日第25卷第3期华晓辉：带光耦双闭环反激式开关电源小信号模型分析TelecomPowerTechnologiesMay25,2008,Vol.25No.3dim(t)=-nuo(t)dtooC=nim(t)dtRLmiin(t)=O(2)从式(1)、(2)得到等效电路的状态平均模型方程组，然后转换为变换器动态行为的非线性状态力*程，再对该非线性状态方程进行线性化处理[2],即忽略方程屮两个小信号扰动量的乘积项，得到了具有扰动的变换器动态行为线性状态方程，即小信号模型表示为：LmCm=Dvin+d(t)(Uin+nUo)-nD/vo(t)dt⑶图6双闭环控制方框图如果TL431的增益为有限值时,为丫获得系统的稳定性和高动态响应，如图1所示的补偿电路可采取PI积分补偿电路;运算放大器传递函数可用下列式子表示：ZCGEAZC1+(ZC1+ZC2)/BTL431(6)oo=nD’i(t)-nlddtRiin(t)=Diin(t)+ld(t)由式(3)可得Flyback主电路的小信号模型如图3OBTL431是TL431的开环增益。由厂家提供数据BTL431取值为:50dB〜60dB具有0.7〜1M...