基于SABER软件的反激式开关电源的仿真与研究

孟巧云

南京航空航天大学自动化学院，江苏 南京 210016

0 引言

自70年代以来，高频开关稳压电源由于重量轻、体积小等优点已广泛用于基础直流电源、交流电源、各种工业电源、通信电源、逆变电源、计算机电源、UPS不间断电源、医疗和雷达高压电源等工业场合[1]。反激式开关电源拓扑就是开关电源基本拓扑结构中的一种，因其电路简单、元件数量较少、成本相对较低、在200W以下的小功率供电电源中得到了广泛运用。

1 反激式开关电源主电路

反激式开关电源主电路如图1所示：S开通后，VD处于断态，N1绕组的电流线性增长，电感储能增加; S关断后，N1绕组的电流被切断，变压器中的磁场能量通过N2绕组和VD向输出端释放。在此过程中变压器可工作在电流连续模式（CCM）和电流不连续模式（DCM）之下[2]。

2 电路参数设计

本文设计要求：输入交流85V～264V，输出5V，10A 频率50kHz、电源工作在DCM模式下Dmax=0.4。

2.1 变压器的设计

2.1.1 开环仿真

首先搭建变压器所在拓扑的电路，在最不利设计工况下进行开环仿真。此阶段仿真主要调整并获得变压器初、次级最合适电感量，需要反复调整，再逐渐加上滤波和物理器件模型，最后获得如下参数：变压器初级最佳电感量lp、变压器次级电感量、变压器初级绕组上的电流波形，主要是峰值电流 Im。仿真电路如图1所示。1）由次级平均电流求临界连续时次级峰值电流及次级电感：

图1 反激式变换器电路原理简图

2）在最坏工况最低DC110V电压下用SABER中线性变压器仿真，设定LS=1.5U，耦合系数K=0.98、PWM占空比设定为0.4，RZ=0.5欧姆、调整初级电感直至输出5V。得到初级峰值电流I1m=2.3A初级电感LP=320u。

2.1.2 变压器仿真

表1

调整电源电压使B1初级回路的峰值电流刚好达到 lm=2.3A检测此时B1的pp脚电压。调整B2初级匝数使两边 pp 脚电压达到同样的值（即感抗相等电桥平衡），将气隙调整后原边96匝，次级6匝。

2.1.3 再次仿真

2.2 反馈电路设计

此设计中，输出电压通过两电阻分压并经TL431的内部误差放大器后，经过光耦接UC3842的误差放大器的脚1，而反向输入端脚2直接接地，输出电压反馈直接联接到脚1，而不是脚2，略过了UC3842的内部误差放大器，这使得电源的动态响应更快，因为放大器用作信号传输时有一定的传输时间，输出与输入并不是同时建立，不用UC3842内部误差放大器，把反馈信号的传输缩短了一个放大器的传输时间，从而电源的动态响应更快[4]。

[1]朱娟娟.基于Saber的单相Boost电路仿真与设计[J].科技广场，2007，11.

[2]ABRAHAMl.pressman，著.开关电源设计[M].电子工业出版社.

[3]赵修科主编.开关电源中磁性元器件.南京航空航天大学自动化学院.

[4]何艳丽，陈鸣，王克城，侯建国.基于_UC3844的反激稳压电源的设计[J].电源技术应用，2008(4).