开关电源的原创pspice仿真-

SwitchModePowerSupply

PspiceSimulations-1AgendaTAEC时间平均等效模型的PSpice实现(Boost拓扑)电压模闭环控制分析环路补偿K因子算法在PSpice中的应用TypeII

补偿网络TypeIII补偿网络

Pspice仿真模型，仿真库构建用于快速仿真的Pspice功能单元峰值电流闭环控制Pspice模型通用的SMPS，PSpice仿真模型的推导与比较准谐振反激转换的Pspice模型Hspice,Simplis,Power4-5-6,Poweresim2TAEC时间平均等效模型的Spice实现(Boost拓扑)设计目标：Vin=5VVout=10VPmax=30WFs=500KHz

Iripple=0.5A

Vripple<0.25L=10uHRl=20mΩC=220uFRc=50mΩ在介绍的过程中，如果对Pspice的具体操作有疑惑我们随时可以切换到Pspice界面进行3----直流稳态工作点分析TAEC已经从SSA的复杂的数学推导中得以简化在建立平均等效模型后，电容开路，电感短路，进行直流工作点分析让工作轻松的第一步4求解基本的KCL,KVL方程5在Pspice中就这么简单，搭好电路，用鼠标点击偏置分析 --------所有工作交给PC完成6如下是用Excel工具，根据数学公式计算的结果，Vg(V)RL(Ω)L(uH)Rc(Ω)C(uF)R(Ω)D1-D50.02100.05220200.50.5直流分析输入输出增益M1.987

5.96dB

Q2.262750

实际

Vo9.935

控制输出增益Kd20

26.02dB

交流信号分析输入到输出的传递函

弧度

频率

ESR零点

Sz190909rds14.47KHz

功率级双极点ω010681rds1.70KHz

直接LC21320rds3.39KHz

控制到输出的传递函

弧度

频率

ESR零点

Sz190909rds14.47KHz

功率级双极点ω010681rds1.70KHz

右半平面零点

Sz2496753rds79.06KHz

一致!7----交流特性分析加入交流小信号严密的数学推导！仔细推导让工作轻松的第二步8看下Pspice的表现？ ----需要做的仅仅是加入AC信号，设定频率扫描范围控制的输出的交流特性分析9TeaorCoffee!No!眼睛大可不必离开屏幕双极点ESR零点右半平面零点我不相信！10拉普拉斯传函验证11perfect！12输入到输出的交流特性

---只需把AC量修改到输入电源Vg输入到输出的交流特性13

----Pspice还可以做的参数扫描观察系统与某一个参数的特性蒙特卡罗分析是一种统计模拟方法，是在给定电路元器件参数容差的统计分布规律的情况下，用一组组伪随机数求得元器件参数的随机抽样序列什么负载下最难补偿？电容容差怎么办？让工作轻松的第三步14参数扫描

----只需在原理分析的基础上添加扫描项15蒙特卡罗分析

----显示要分析器件的Tolerance,设定器件容差

----如下设定分析条件16一直在频域里面做分析，在时域的特性如何？

----加入负载瞬态信号看看开关模型？17搭建开关电路----Pspcie的时域分期也同样的强大>1V的瞬变电压我不接受！！！差的调整率坏的瞬态响应Whathappen?18电压模闭环控制分析19电压模闭环控制原理图（开关模型）20系统小信号框图----得到系统的闭环传递函数21令：可以得到：假设开环增益T趋近于无群大则->Vout跟随Vref!!Gvd(s)是功率级电路的特性，已经选定！Gc(s)就是我们要设计的补偿电路！！开关电源的稳定性判断相位裕度：闭环系统中增益穿越频率G(s)=0dB所对应的相位值相位余量：在所有增益大于1(0dB)时，相频特性上最靠近-360°的点增益裕度：相位在-360°时所对应的增益值22TypeII补偿网络---PI补偿传递函数：波特图：23TypeIII补偿网络---PID补偿传递函数：波特图：那补偿时到底如何放置零极点？24环路补偿K因子算法在PSpice中的应用 1980年DeanVenalbe提出了k因子的概念。算法的思想是让零极点保持必要的距离，通过预先设定的交越频率fc，并且在交越频率点得到设定的相位裕度。 设计目标：带宽5KHz相位裕度>45°25TypeII补偿网络参数K因子设定法假设已经零极点位置，求解相位：三角运算：得出：26PS:Gvd在fc时候对应的相移动：PM:fc时候设定的相位裕度Boost:需要提升的相位Gfc:fc时Gvd增益G:补偿网络在fc时增益反向推导：27马上行动补偿我们的电路！！！----测量我们的功率电路PS=-172.6----Boost=PM-PS-90=45+172.6-90=127.6It'simpossible!28TypeIII补偿网络参数K因子设定法反向推导：29可以开工了----->>>>>>>

----让Pspcie自动完成！！！最头疼一堆公式计算了！输出精度补偿参数自动计算参数扫描瞬态分析与开关模型的对比30验收我们的成果

----负载扫描3.3Ω10Ω20Ω31做瞬态分析，与开关模型对比！！！看似如此简单的开关模型，但是必须正确处理收敛问题！！32平均模型仿真曲线开关模型仿真曲线如上电路，运行90分钟!!!33与开环控制的对比瞬态响应过冲减少了1/2调整时间从1.2ms减少到0.2ms电压调整率明显改善34补充补偿网络的误差放大器，有电压型，电流型(OTA)主功率电路和控制回路折