對(duì)于傳統(tǒng)的 PWM 模式控制器，比如 UC384X 系列，能非常好的應(yīng)用在反激和正激拓?fù)涞目刂粕稀ｋ娏髂Ｊ焦逃械闹饌€(gè)周期電流限制和超快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，是非常的性能。雖然 UC384X 系列已經(jīng)蠻老了，不能用在現(xiàn)在追求5&6級(jí)能效的項(xiàng)目上。但是有些追求可靠性的領(lǐng)域，還是蠻喜歡用 UC384X 系列的。話不多說(shuō)了，下面是參考其內(nèi)部控制邏輯建立的仿真模型。

部分 傳統(tǒng)定頻反激

UC384X 的內(nèi)部邏輯圖：

圖1 UC384X 系列內(nèi)部邏輯圖

首先是一個(gè)90瓦的 CCM 反激，其控制邏輯參考 UC3842，可見下圖：

圖2 U 固定開關(guān)頻率的反激模型

模型說(shuō)明：

由 V5 產(chǎn)生一個(gè)固定的置位時(shí)鐘，RS 觸發(fā)器和輸出邏輯參考 UC384X。關(guān)鍵的 PWM 比較器，由一個(gè) if 語(yǔ)句替代，追求快的仿真速度。用分壓電阻和限制運(yùn)放的輸出，控制到 PWM 比較器的電壓不高于 1V。誤差放大器由傳統(tǒng)的 TL431 替代，光耦用理想的流控電流源替代，于是可以得到仿真的波形：

20ms 的啟機(jī)波形：

圖3 反激的啟機(jī)波形

展開細(xì)節(jié)：

V（Vout）是差模電感之前的電壓，紋波較大。

V（G3：1）是負(fù)載端的電壓，基本紋波就比較小了。

V（Vdrain）是原邊 MOS 漏極波形。

V（Vcs）是 PWM 比較器的電流信號(hào)。

V（Vcomp）是 PWM 比較器的給定信號(hào)。

圖4 反激的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)波形

做一個(gè) 0.5A ~４。７Ａ 10ms 切換的動(dòng)態(tài)響應(yīng)測(cè)試：

圖5 觀察在動(dòng)態(tài)負(fù)載時(shí)的工作波形

仿真原理圖： flyback_test_V1.pdf

仿真原文件： flyback_test_V1.zip

第二部分 傳統(tǒng)定頻正激

關(guān)于50%占空比的限制，可以參考下圖，將 S 引腳脈寬設(shè)置到半個(gè)周期長(zhǎng)度，那么 PWM 輸出的脈寬就被限制住了。

圖6 UC384X 系列的控制時(shí)序圖

仿真原理圖：

圖7 UC384X 控制的雙晶正激模型

模型說(shuō)明：

為了加快仿真速度，對(duì)于雙管正激 MOS 的體二極管幾乎不走電流的情況下，就直接用理想開關(guān)代替。副邊也直接用二極管做整流橋，同步整流稍微麻煩。輸出用一個(gè)壓控電流源來(lái)做理想負(fù)載，控制邏輯和反激幾乎一樣。

20ms 的上電波形

圖8 正激啟機(jī)仿真

展開細(xì)節(jié)：

V（Vdrain）是原邊低端 MOS 的漏極電壓

V（Vout）是副邊輸出電壓

V（Vcs）是 PWM 比較器的電流信號(hào)輸入

V（Vcomp）是 PWM 比較器的給定信號(hào)

V（D3：3）是副邊濾波電感的輸入電壓

I（L3）是副邊濾波電感的電流

圖9 正激幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)波形

做 5 A~40A 10ms 的切換：

圖9 正激模型在動(dòng)態(tài)負(fù)載切換時(shí)的工作

展開切換時(shí)的細(xì)節(jié)，分別是 加負(fù)載 時(shí)：

圖10 正激模型在負(fù)載增加時(shí)

和 減負(fù)載 時(shí)：

圖11 正激模型在負(fù)載減少時(shí)

仿真原理圖： FORWARD_CM_TEST_V1.pdf

仿真原文件： FORWARD_CM_TEST_V1.zip

第三部分 傳統(tǒng)半橋

傳統(tǒng) PWM 控制的半橋和全橋，一般由電壓模式控制，常見的 IC 有 SG3525A，UC3825A。是拿 CT 上的電壓斜坡和誤差放大器的輸出進(jìn)行比較，然后得到一個(gè)占空比去控制管子的脈寬。由于要控制半橋和全橋，需要有兩路互補(bǔ)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，而且還要限制住兩路信號(hào)的占空比。

SG3525A 的內(nèi)部邏輯圖如下：由 OSC 和觸發(fā)器發(fā)出兩路限制占空比的互補(bǔ)信號(hào)到 NOR 門。NOR 門默認(rèn)輸出為高電平，需將關(guān)斷 PWM 的信號(hào)送到 NOR 門。在 SG3525A 中分別有下列幾個(gè)送到 NOR 門用來(lái)關(guān)斷輸出，限制脈寬。

PWM 比較器的輸出，誤差放大器的電壓 Vcomp 高于 Vramp 后發(fā)出高電平到觸發(fā)器的 S，觸發(fā)器發(fā)出高電平到 NOR 門，可以關(guān)閉當(dāng)前輸出。

OSC 發(fā)出的占空比限制，通過(guò)合理的 RT 和 CT 控制的占空比。

ULVO IC 欠壓保護(hù)

SHUTDOWN 過(guò)流保護(hù)信號(hào)

觸發(fā)器發(fā)出的兩路互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

圖11 SG3525A 的控制邏輯圖

在仿真模型中，為了提高仿真速度，我 用可定義的三角波來(lái)作為 CT 上的電壓斜坡。用 0.2V 和 2.5V 對(duì)斜坡電壓進(jìn)行比較，可得到用來(lái)限制占空比的信號(hào) CLK。在通過(guò)觸發(fā)器 U6 得到兩路互補(bǔ)的驅(qū)動(dòng)信號(hào) A 和 B，分別都送到 NOR 門。在仿真中，我去掉了欠壓保護(hù)的控制，控制驅(qū)動(dòng)的 NOR 門只有三個(gè)條件用來(lái)關(guān)斷當(dāng)前的脈寬：

A 和 B 互補(bǔ)的驅(qū)動(dòng)。

PWM 比較的輸出。

過(guò)流保護(hù)比較器暫時(shí)不使用，電壓模式只控制占空比，動(dòng)態(tài)性能要比電流模式差一點(diǎn)點(diǎn)。

圖12 電壓模式半橋控制模型

先來(lái)一個(gè) 0~20ms 的啟機(jī)波形：

圖13 電壓模式半橋啟機(jī)波形

展開細(xì)節(jié)：

V（Vout_ac） 輸出電壓

V（L2：1） 副邊濾波電感上的電壓

I（L2） 副邊電感上的電流紋波

V（C10:2，H1:1） 是變壓器兩端的電壓波形

I（C10） 是隔直電容上的電流

圖14 電壓模式半橋啟機(jī)波形

做一個(gè) 10A~80A 的 10ms 的切換：

可以看到這個(gè)反饋參數(shù)不是很好，動(dòng)態(tài)響應(yīng)比較糟糕。

圖14 電壓模式半橋在動(dòng)態(tài)負(fù)載切換時(shí)的波形

繼續(xù)展開細(xì)節(jié)部分：

圖15 電壓模式半橋在動(dòng)態(tài)負(fù)載切換時(shí)的波形

仿真原文件： hb_uc1825a_v1.pdf

仿真原理圖： HB_UC1825A_V1.zip

第四部分 電壓模式全橋部分

控制模式幾乎和半橋一致，只是用兩路信號(hào)同時(shí)驅(qū)動(dòng)對(duì)角的兩顆管子，便于仿真就沒有使用隔離驅(qū)動(dòng)的電路，模型可見下圖：

圖15 電壓模式全橋的控制模型

0~20ms 的上電波形：

圖16 電壓模式全橋的啟機(jī)波形

展開細(xì)節(jié)：

I（L2） /10 是副邊濾波電感上的紋波電路，便于觀察除以10倍。

V（VREC） 是副邊濾波電感上的電壓。

V（U2:1，H1:1）/50 是原邊變壓器兩端的電壓，為了便于觀察除以50倍。

I（C10） 是流過(guò)隔直電容的電流。

V（Vout_ac） 是輸出電壓（紋波蠻大的）。

圖17 電壓模式全橋的啟機(jī)波形

做一個(gè) 10A~100A 的 10ms 的動(dòng)態(tài)切換：

圖18 電壓模式全橋的動(dòng)態(tài)負(fù)載切換時(shí)波形

展開細(xì)節(jié)：

圖19 電壓模式全橋的動(dòng)態(tài)負(fù)載切換時(shí)波形

仿真原文件： fb_vm_test.zip

仿真原理圖： fb_vm_test_v1.pdf

第五部分 電流模式的

電流模式只是將原邊電流引入控制，和誤差放大器的給定做比較，當(dāng)原邊電流達(dá)到給定值時(shí)，關(guān)閉當(dāng)前周期的脈寬。見控制模型：

圖20 峰值電流模式全橋的控制模型

來(lái)一個(gè)0~20ms上電仿真：

圖21 峰值電流模式全橋的啟機(jī)波形

展開后的細(xì)節(jié)：

V（GAIN:OUT）PWM 比較器的給定是誤差放大器的輸出

V（E7:IN+） PWM 比較器電流信號(hào)

V（Vout_ac）輸出電壓

V（Vrec） 是副邊濾波電感的電壓

I（L1/10）是副邊濾波電感上的電流，為了便于觀察除以了10

圖22 峰值電流模式全橋的啟機(jī)波形

做 10A~100A 10ms 的切換：

圖22 峰值電流模式全橋的在動(dòng)態(tài)負(fù)載切換時(shí)的波形

展開細(xì)節(jié)：

圖23 峰值電流模式全橋的在動(dòng)態(tài)負(fù)載切換時(shí)的波形