#征文#一种恒压恒流控制回路的设计与仿真

介绍一种恒压恒流控制回路的设计,并给出相关的仿真模型并仿真输出电感的工作情况,在附件中有仿真模型的下载  

      对于电池或超级电容负载,需要开关电源工作在恒流模式。对于这种工况下的控制环路的设计,一般采用峰值电流型模式,但是如果控制环路工作在恒流模式下,会出现输出电流控制精度比较差的缺点。为了克服这些问题,笔者设计了一种恒流恒压控制环路,现在以一个简单的正激电源为例阐述一下。

      电路参数:

      输入电压:280--400VDC

      输出电压:75V

      输出电流:33A 

   主电路采用正激电路,PWM控制芯片为uc3845,峰值电流控制模式,电源可以工作在恒流恒压模式下,跟随负载和输出电压电流的参考设定自动转换。

1)恒压工作

将电路中的J1和J2接到如下的位置

并将交流源V7并联的伯德图探针使能,禁用V2并联的伯德图探针,然后进行AC分析,此时输入电压设定为400V。由此可以得到各点的波形

恒压环路的伯德图:

穿越频率为3.6KHz,相位裕度为51°大于45°,所以环路稳定工作。

当输入电压为280V时,再仿真一次:

各点的波形:

占空比由28.97%增加到41.88%,输出电压电流都没变,分别为75.4V和33.2A。只是纹波都减小了。

伯德图:

可以看到,波形基本不变。

2)恒流工作

J1和J2要调整一下

然后使能V2并联的探针,禁用V7并联的探针。同时要将V5(恒流参考值)设为3.4V。输入电压设为400V。输出电流采样电阻为5mΩ,采样差分放大倍数为23.18,所以恒流参考值设为3.4V时的输出电流应该如下计算:

进行AC分析,各点波形:

在恒压环路参考值不变的情况下,通过调节恒流环路的参考值,可以将电源的输出电流稳定在29.3A,与理论计算值相同。此时输出电压为66.5V,占空比为25.45%。恒流环路的伯德图:

穿越频率为5.8KHz,相位裕度为62°。

将输入电压调到280V,再仿真分析一次:

输出电流电压不变,占空比为36.83%。伯德图也没有明显变化,恒流环路也是稳定的。

3)输出电感仿真

用simplis自带的MDM模块可以进行电源中的磁性器件的设计工作。以输出电感为例

点击进入MDM,磁芯选EE55,磁材用3C81+,中心柱开2mm间隙

0.1mm厚铜箔4层,绕11圏,电感量为42.1uH。

输出电感在280V输入电压下的工作情况

可以看到输出电感总的损耗为3W,25℃环境下,线圏温度为58.4℃,磁芯温度为42.8℃

峰值磁通密度(Bmax)为0.35T,下图为输出电感在通过直流电流下的电感量衰减,在额定输出电流下,电感没有饱合,且有很大的裕量。

将输入电压改为400V,再次计算,可知输出电感总损耗有所增加。

4)说明:

笔者用的是simplis 8.40b这个版本,带有MDM模块,没有测试用其它版本能否打开。所以仿真模型的兼容性未知,如果遇到问题,将输出电感和主变压器替换为兼容的即可,正激变压器的匝数比为12:8:8,输出电感量为42uH。

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资料明细:恒流环路.rar
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  • dy-DJRYP28P 1星期前
    老师,能不能发我一下资料,谢谢! xc****@****.com
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  • dy-DJRYP28P 1星期前
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  • dy-XHeGgAvl 03-24 09:37
    老师,能不能发我一下资料,谢谢! go****@****.com
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  • Daveone 03-08 07:38
    内容已删除 11****@****.com
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  • Daveone 03-08 07:38
    老师,能不能发我一下资料,谢谢! 11****@****.com
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  • dy-Y4nWFBDr 02-20 17:54
    老师,能不能发我一下资料,谢谢! 87****@****.com
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  • songxium 01-26 14:10
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  • zhou2013 2023-09-18 11:39
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  • anono 2023-09-11 14:28
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  • bangjg 2023-08-27 11:20
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  • 斩魂积分 2023-04-17 08:13
    老师资料和simplis8.4b的软件安装包可以分享给我一下么?感谢!
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  • 斩魂积分 2023-04-17 08:12
    老师,能不能发我一下资料,谢谢! 26****@****.com
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  • lp124512 2023-04-09 20:53
    内容已删除 26****@****.com
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  • 星球居民-DQjFVfaE 2023-03-16 15:16
    老师,能不能发我一下资料,谢谢! we****@****.com
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  • yangwenlong 2023-02-28 22:19
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  • qiuxiaolin8 2023-02-14 08:50
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  • dy-gUSXQtlu 2023-01-15 00:33
    老师 能分享一下8.40b的安装pojie文件吗1010326321@qq.com,非常感谢
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  • dy-Dr7xAIn8 2023-01-06 14:10
    老师,能不能发我一下资料,谢谢! 85****@****.com
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  • dy-dQLqmkRJ 2022-12-07 16:46
    老师,MDM许可证错误是什么
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  • dy-dQLqmkRJ 2022-12-07 08:53
    老师,能不能发我一下资料,谢谢! ru****@****.com
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