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未解决

FLYBACK环路与仿真

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FAWF
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本网技师
  • 2010-10-26 15:19:56
10问答币
我读了CMG大师的《TOPSWITCH控制环路分析 》这
篇帖子,里面在计算功率部分和输出LC滤波部分小信号传递函数时,采用了这个
公式

关于Q值,如果用书上的公式Q=(1-D)R/(Ls/C)^0.5,计算出来是28(是我理解有误

吗?)
楼主提到了:“Q值的确定,在开关电源里面要经过试验来确定.由于次级绕组的损

耗,漏感的损耗,电容ESR的损耗及整流管内阻的损耗等,一般AC/DC电源,Q值相当低
,在此电源中约0.15 , 由于 Q=0.15<< 0.5, LC 振荡转变为两个双极点”
请问在这里Q值应该如何合理的估算,Q值的物理意义是什么?反映了效率吗?
我用saber做了一下仿真,采用如下电路。

仿真结果

仿真结果来看似乎是在带宽内有一个极点,这个极点是由于Q值小于0.5引入的那个分
裂的极点吗?
如果仿真时所有器件都采用理想器件,是否能用书上的公式来估算Q值呢?这样仿真出

来会是2个共轭极点吗?
我是初学者,错误的地方请指正

我试着全部开关元件用理想模型仿真,仍然仿出来单级点系统,请问是为什么,难道书上的理论有错吗?还是我的理解或者仿真方法有误?

greendot
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  • 2010-10-26 16:48:10
 
最后的Bode 图不是已显示了在4.2KHz处有个双极点了吗?
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本网技师
  • 2010-10-26 17:14:04
 
那个双极点是LC滤波器的极点吧?而不是前面式子中所提到的与Q值相关的极点
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本网技师
  • 2010-10-26 17:31:41
 
我好像仿成DCM模式了。。。下面是新的仿真文件,是工作在CCM模式下的,但是结果没有什么区别。
4.rar

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5.33 KB, 下载次数: 30

greendot
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LV12
专家
  • 2010-10-26 21:30:11
 
不错,Q很高,应该约在700Hz处有一对极点,仿不出来,是设置不对?
FAWF
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本网技师
  • 2010-10-26 22:14:01
 
我怀疑是Q值很低,极点分裂了,这个仿真图形中看出低频处还有一个极点。我的仿真模型好像和理想的还是有点差距
zkybuaa
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  • 2010-10-27 10:06:32
 
LC拓扑可以作为标准小信号模型的输出级,即使boost和buck-boost等没有LC输出滤波器的拓扑,也可以有等效LC滤波器输出级~
Q值其实反应的是LC滤波器在谐振频率处的峰值,Q值越大,谐振峰值越高,
当Q值很低的时候,LC滤波器的传递函数,两个共轭复数极点,就分化成两个负实数极点了~
FAWF
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本网技师
  • 2010-10-27 10:47:06
 
感谢您的回答.大概明白一点了
vieger
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LV8
副总工程师
  • 2010-10-29 11:37:20
 
是不是这样的?
我仿这个没放输出级L
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本网技师
  • 2010-10-29 11:57:46
 
我们的变压器模型不一样,请您看看我的仿真模型,您的结果应该是正确的,我的仿真模型有一点非理想的,可能是这些导致了极点分裂,我不知道具体原因,请高人指教。
vieger
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  • 2010-10-29 13:03:55
 
Q值与次级感量关系极大,所以你算的28感觉有问题 。
你的结果明显极点分裂了,就代表Q值很低。你去掉输出电感,调整匝比,调整次级感量再试试。
下面图是Q值低,极点分裂波形。


greendot
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专家
  • 2010-10-29 13:27:40
 
不知兄弟仿的是理想还是非理想模型的,不介意的话,可否上传你的Simplis 文件?
vieger
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副总工程师
  • 2010-10-29 13:41:23
 
变压器是理想模型,电容是带参数的。
附件是Simplis文件。

buck-boost open loop.rar

7.07 KB, 下载次数: 105

greendot
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专家
  • 2010-10-29 19:03:57
  • 倒数10
 
谢谢。用LZ的参数,除二极管外,都是理想模型,结果如下

明显有conjugate pole pairs,不明白LZ用Saber为什么仿不出来。
( 更正一下,D是0.67,10楼数值应该是Le=91uH,C=820uFx2,R=2.4,fo=410Hz,Q=7,假设Rdiode=30mΩ )
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本网技师
  • 2010-10-29 19:34:33
  • 倒数9
 
非常感谢老师,可能是saber变压器模型的问题,我再去试试别的
FAWF
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本网技师
  • 2010-10-29 21:18:19
  • 倒数8
 
老师能将您对Q值的一些推导过程写出来吗,加入非理想因素之后的
greendot
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专家
  • 2010-10-29 23:45:37
  • 倒数7
 
看有用否:
Q.rar
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  • 2010-10-30 00:02:09
  • 倒数6
 
非常感谢您
zkybuaa
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  • 2010-11-3 15:42:30
  • 倒数5
 
请教大师:
Ron是不是原边MOS开关管的导通电阻?在这里,您好像设置为零。
Rd是什么呢?整流二极管的寄生电阻吗?
greendot
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专家
  • 2010-11-4 14:03:53
  • 倒数4
 
是的,Ron = Rds_on,文内的参数是跟据LZ的Saber仿真文件设置的,理想开关=0,
Rd是二极管的动态电阻。
zkybuaa
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副总工程师
  • 2010-11-4 15:13:35
  • 倒数3
 
这个Rd是自己设置的,还是从datasheet求得的呢?
我感觉这个Rd应该和二极管的静态工作点有关~
greendot
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  • 2010-11-4 22:33:50
  • 倒数2
 
应该从datasheet求得,在静态工作点的dv/di。例子里我是随意赋值的,没真看 datasheet。
greendot
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  • 2010-10-27 13:06:33
 
原以为你真的是用理想模型来仿的,所以觉得Q应该很高,不过看了你的文件,原来变压器是有损的,
按分析方法算了一下,Q只有0.8左右,怪不得。
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  • 2010-10-27 16:24:02
 
当Q为0.8的时候也应该是双极点啊,为什么仿出来前面有一个单级点呢?我把变压器的r值改为了0重新仿了一次,结果和之前的差不多,请问是为什么?我的仿真设置是Operating Point/Transient Analysis 中Basic那一栏中,End time取10 timestep 200n ; Monitor Progress 1000;Integration Control 中,Max Time Step 400n ;Min Time Step 199n
greendot
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  • 2010-10-27 17:22:29
 
这我也纳闷。建议用你原来的设置,只仿真一下Canonical Model的等效输出LC级,看看仿出那双极点不,
按你的电路,数值是L=30uH,C=820uFx2,R=2.4,( fo=717Hz,Q=17.7 )
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  • 2010-10-27 18:40:54
 
可以仿出来

仿真文件

会不会针对该模型是估算Q值的方法错了?

6.rar

2.85 KB, 下载次数: 99

greendot
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专家
  • 2010-10-27 19:44:09
 
这得研究下。不过也怪,低频时,例如100Hz,相位应该接近零,可仿出来却是-20度。
FAWF
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  • 2010-10-27 22:30:00
 
我是参照着 networkpowerhttp://www.21dianyuan.com/bbs/22140.html这篇帖子的方法来仿真的,如果仿真结果正确,我是不是可以理解为只要有一点点非理想Q值就会降得很低。那么我们在实际的应用和大部分的仿真中,FLYBACK的功率部分和输出LC滤波部分小信号传递函数会表现出2个分裂的极点?
zkybuaa
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  • 2010-10-28 10:28:31
 
在flyback模型中,输出LC滤波部分的双重极点,是不考虑在内的~
楼主你确定前面的反激变换器工作在CCM模式下吗?
FAWF
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  • 2010-10-28 14:44:57
 
用3楼的那个附件仿真
zkybuaa
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  • 2010-10-28 10:32:45
 
另外就是反激拓扑的Q值因为功率回路寄生阻抗的原因,一般都不会很高,很难产生共轭极点,很多情况下是两个距离比较远的负实数极点,其中一个为主导极点,另外一个频率比较高,可以忽略~
并且看你的扫频范围在10K以内,很可能另一个极点,并没有仿出来~
而且对于CCM模式的反激来说,在开关频率的一半处,还有一个极点,这个极点就是产生次谐波震荡的主要原因,在你的仿真图上依然看不出来~
wyxdy2014
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