开关电源设计全过程笔记（下）

一路上

Part3 仿真验证

计算机仿真不仅可以取代系统的许多繁琐的人工分析，减轻劳动强度，避免因为解析法在近似处理中带来的较大误差，还可以与实物调试相互补充，最大限度的降低设计成本，缩短开发周期。

本例采用经典的电流型控制器UC3843（与NCP1015控制原理类似），搭建反激变换器。其中，变压器和环路补偿参数均采用上文的范例给出的计算参数。

仿真测试条件：低压输入（90VAC，双路满载）

1.原理图

图17 仿真原理图

2. 瞬态信号时域分析

从图18可以看出，最低Cbulk上的最低电压为97.3V，与理论值98V大致相符。

3. 交流信号频域分析

4. 动态负载波形测试

测试条件：低压输入，满载，主路输出电流0.1A---1A---0.1A，间隔2.5ms，测试输出电压波形。

Part4 PCB设计指导

1. PCB layout—大电流环路包围的面积应极可能小，走线要宽。

2. PCB layout—高频（di/dt、dv/dt）走线

a. 整流二级，钳位吸收二极管，MOS管与变压器引脚，这些高频处，引线应尽可能短，layout时避免走直角；
b. MOS管的驱动信号，检流电阻的检流信号，到控制IC的走线距离越短越好；
c. 检流电阻与MOS和GND的距离应尽可能短。

3. PCB layout—接地

初级接地规则：
a. 所有小信号GND与控制IC的GND相连后，连接到Power GND（即大信号GND）；
b. 反馈信号应独立走到IC，反馈信号的GND与IC的GND相连。

次级接地规则：
a. 输出小信号地与相连后，与输出电容的的负极相连；
b. 输出采样电阻的地要与基准源（TL431）的地相连。

Part5 PCB layout——实例

Part6 总结

本文详细介绍了反激变换器的设计步骤，以及PCB设计时应当注意的事项，并采用软件仿真的方式验证了设计的合理性。同时，在附录部分，分别给出了峰值电流模式反激在CCM模式和DCM模式工作条件下的功率级传递函数。

附录：峰值电流模式功率级小信号

对CCM模式反激，其控制到输出的传函为：

峰值电流模式的电流内环，本质上是一种数据采集系统，功率级传函由两部分Hp（s）和Hh（s）串联组成，其中

Hh(s)为电流环电流采样形成的二阶采样环节（由Ray Ridley 提出）：

其中：

上式中，PO为输出总功率，k为误差放大器输出信号到电流比较器输入的衰减系数，Vout1为反馈主路输出电压，Rs为初级侧检流电阻，D为变换器的占空比，n为初级线圈NP与主路反馈线圈Ns1 的匝比，m为初级电流上升斜率，ma为斜坡补偿的补偿斜率，Esr为输出电容的等效串联电阻，Cout是输出电容之和。

注意：CCM模式反激变换器，从控制到输出的传函，由公式40可知，有一个右半平面零点，它在提升幅值的同时，带来了90°的相位衰减，这个零点不是我们想要的，设计时应保证带宽频率不超过右半平面零点频率的1/3；由公式41可知，如果不加斜坡补偿（ma=0），当占空比超过50%时，电流环震荡，表现为驱动大小波，即次谐波震荡。因此，设计CCM模式反激变换器时，需加斜坡补偿。

对DCM模式反激，控制到输出的传函为：

其中：

Vout1为主路输出直流电压，k为误差放大器输出信号到电流比较器输入的衰减系数，m为初级电流上升斜率，ma为斜坡补偿的补偿斜率，Idspeak为给定条件下初级峰值电流。