使用Saber仿真的数字全桥开关主电路模拟

Saber可以说是在电子电路设计中最常用的一种模拟仿真软件。设计者们经常使用这款软件来对各种设计方式进行建模和仿真分析。本文就将介绍一款数字控制的全桥软开关电源仿真主电路部分。感兴趣的朋友快来看一看吧。

开关电源技术发展到现如今的阶段，数字化已经成为一种趋势。它可以实现快速、灵活的控制设计，改善电路的瞬态响应性能，使之速度更快、精度更高，可靠性更强。因此，本文基于Saber仿真软件对采用数字控制的大功率移相控制全桥ZVS电源系统（12V/5000A）进行了建模、仿真，并对仿真结果进行了分析。

主电路的建模

移相控制全桥ZVS2PWM变换器电路实现简单、工作可靠，而且充分利用了器件的寄生参数，不需要加入辅助电路，比较适合大功率低压大电流的应用场合，其主电路结构如图1所示。

图1移相控制全桥ZVS2PWM电源系统主电路

图2IGBT等效结构图

Saber软件提供了功率器件建模工具ModelAr2chitect，如图2所示为该工具提供的IGBT等效电路模型，根据实际器件的参数调整图2中的各个参数值即可完成建模。本系统采用IGBT的型号为CM400HA-24E，其额定参数为1200V/400A。电容c1~c4为外接谐振电容，其中c1=c3，c2=c4。

高频变压器采用两个单元变压器串并联的组合方式，它可以使并联的输出整流二极管之间实现自动均流，并且使得变压器的设计模块化，简化变压器的制作工艺，降低损耗。原边用串联电感lr作为变压器的等效漏感，用电流控制电压源（CCVS）模块来代替具有电流采样作用的霍尔电流传感器。

次级输出采用倍流整流电路结构，该结构中电感电流和变压器次级电流小，整流管导通损耗及变压器铜损较小；该结构具有双电感交错滤波，可在电感值较小的前提下，减小电流纹波，提高动态响应性能。

图3

先写个变压器的基本公式。Np*Ipk=Ns*Ipks（变压器次级只有一个绕组Ns）、Np、Ipk、Ns、Ipks分别是初级圈数，初级峰值电流，次级圈数，次级峰值电流。

图4

当工作在DCM模式时，输出电流是次级电流（如图的三角形）在一个工作周期的平均值，所以：Io=（Td/T）*Ipsk/2，其中T为工作周期。

Np*Ipk=Ns*Ipks

所以Ipks=Np*Ipk/Ns

将Ipks=Np*Ipk/Ns代入Io=（Td/T）*Ipsk/2

得到Io=（Td/T）*（Np*Ipk/Ns）/2

可以看出Np，Ns为常数，只要固定Ipk，和Td/T就可以得到固定的电流输出。市面上很多IC固定Ipk的方式是限制初级MOS取样电阻上的峰值电压，同时为了避免寄生电容在导通时产生的电流尖峰，会加入一段消隐时间。

Td/T是由IC内部固定的。OB的是0.5（他是给出TD同频率的关系），BYD的1508是直接给来的0.42。仙童的没有直接给出1317没直接给出这个值，而是给出了一个计算初级电流的公式。也是间接告诉了Td/T。

CC时，在不同输出电压情况下，工作在PFM模式以保证固定的Td/T而实现稳定的输出电流。这就是实现恒流的基本原理，输出电压变化时能保证电流不变。只要保证ICTd/T的精度，以及初级峰值电流的限流精度就可以得到较高的输出电流精度。这两部分基本上取决于IC。取样电阻保证1%是没有问题的。

以上就是采用数字控制全桥软开关电源的Saber仿真主电路部分，通过如此图文并茂的介绍，大家是否已经对主电路的建模方式及注意事项有所了解了呢？在之后的文章中，小编将继续为大家介绍Saber仿真电路的数字控制部分内容。