基于SABER軟件的數(shù)字控制電源系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)

本仿真實(shí)例的主電路采用同步整流有源箝位正激變換器，控制方法為電壓單環(huán)控制。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖4所示。Vin為輸入直流電壓，S1和S2分別為正激變換器的主管和箝位管，C_c為箝位電容，Tr為變壓器，SR1和SR2為變換器副邊的同步管，Lf和Cf組成輸出濾波環(huán)節(jié)，Ro為電阻負(fù)載。當(dāng)S1和SR1導(dǎo)通時(shí)，能量從原邊傳遞到副邊，經(jīng)過整流、濾波后得到直流輸出電壓；當(dāng)S2和SR2導(dǎo)通時(shí)，變壓器通過箝位電容實(shí)現(xiàn)磁復(fù)位，副邊經(jīng)過SR2續(xù)流。數(shù)字處理器對輸出電壓進(jìn)行采樣，根據(jù)內(nèi)部提供的電壓基準(zhǔn)進(jìn)行電壓環(huán)調(diào)節(jié)，電壓環(huán)的輸出改變PWM驅(qū)動(dòng)信號的占空比，從而改變四個(gè)開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間，最終使輸出電壓穩(wěn)定。

圖4　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

下面是采用Saber軟件實(shí)現(xiàn)的建模仿真過程。主要參數(shù)如下：輸入為48VDC，輸出為3.3V/20A，開關(guān)頻率為300KHz，DSP的采樣頻率為50KHz，所選用DSP芯片的工作頻率為32MHz。

主電路部分采用仿真庫中的模擬元器件構(gòu)成。輸入為48V直流電壓源，主管S1和箝位管S2及副邊兩同步管均為理想的N溝道MOSFET，箝位電容C_c為2.2uF，變壓器匝比為4：1，濾波電感為1uH，濾波電容為300uF?？刂撇糠值碾x散化仿真模型可以根據(jù)圖2和圖3所給出的框圖得到。首先，AD采樣環(huán)節(jié)由一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換接口“a2z”實(shí)現(xiàn)。電壓基準(zhǔn)為一個(gè)Z域給定信號。以上兩者的差值為誤差項(xiàng)。然后分別由Z域的增益、加法器、比較器（用于積分限幅）和延遲等元件按照圖3中的連接方法構(gòu)成整個(gè)PI計(jì)算環(huán)節(jié)。最后，將PI計(jì)算的輸出分別增加和減少一個(gè)微小量后與一個(gè)頻率為300KHz的三角波相交截，產(chǎn)生帶有死區(qū)的PWM互補(bǔ)輸出，經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換接口“z2a”后變成電壓值，再通過壓控電壓源實(shí)現(xiàn)兩路信號的放大和電氣隔離，而后分別作為主電路中變壓器原邊主管與箝位管以及副邊兩同步管的驅(qū)動(dòng)信號。電源系統(tǒng)的整體仿真電路圖見圖5所示。仿真電路中除增益之外的大多數(shù)Z域元件都需要一個(gè)Z域采樣脈沖信號進(jìn)行控制，本例中采樣頻率設(shè)為50KHz。另外，三角波發(fā)生器由一個(gè)Z域脈沖源實(shí)現(xiàn)，它的控制信號頻率應(yīng)為DSP芯片的工作頻率32MHz，輸出的三角波頻率為300KHz。

圖5　數(shù)字控制模塊電源仿真電路