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1、目录目录一、摘要一、摘要.1二、课程设计任务书二、课程设计任务书.2三、三、FlybackFlyback 电路的分析与建模电路的分析与建模.33.1 Flyback 电路原理分析.33.2 Flyback 电路的建模及仿真.10四、四、UC3844 芯片的建模及仿真芯片的建模及仿真.22五、计算纹波系数五、计算纹波系数.23六、总结六、总结.24一、摘要一、摘要本课程设计的目的是对直流直流变流电路中常用的带隔离的直流直流电流电路 Flybackd 电路（反激电路）进行电路分析，建模并利用 simetric 软件进行仿真。首先是理解分析电路原理和各元件的参数，以元件初值为起点，用 simetri
2、c 软件画出电路的模型、并且对电路进行仿真，得出仿真波形。在仿真过程中逐步修正参数值，使得仿真波形合乎要求，最后再通过理论计算加以验证结果的合理性。此外还对基于 UC3844 芯片控制的反激电路进行系统建模，用 Matlab 软件仿真，进行静态和动态分析。关键字：关键字：Flyback MATLAB 仿真仿真 二、课程设计任务书二、课程设计任务书1题目题目Flyback 电路建模、仿真电路建模、仿真2任务任务1分析反激电路的工作原理分析反激电路的工作原理, 用用 simetric 软件画出电路的模型、并且对电路进行仿真，得出仿软件画出电路的模型、并且对电路进行仿真，得出仿真波形真波形2对基于对
3、基于 UC3844 芯片控制的反激电路进行系统建模芯片控制的反激电路进行系统建模3要求要求内容包括原理分析、模型仿真、仿真结果分析、生成曲线、数据分析内容包括原理分析、模型仿真、仿真结果分析、生成曲线、数据分析C11 1uD4D1N4148R14 47kD3 BZX79-18R13 3.3kC9330pR1215kC8 1nR11 1KC7 1uD2D1N4148TX2R51KC5 1nC3 330pV1Pulse(0 160 0 1m 1m)R9 1.8Q1IRFR420XD1mur110R2 5R8 1kR6 56mC1 680uR3 1KUC3844 U1CompGndOscRefvSe
4、nseVfbVoutVpR1100C21nR4 18kC4 470pR716kC6 330pR10 330VsenseOutput15V supply三 Flyback 电路的分析和建模3.1 Flyback 电路原理分析一. 直流直流变流电路开关电源分为，隔离与非隔离两种形式。隔离电源按照结构形式不同，可分为两大类：正激式和反激式。反激式指在变压器原边导通时副边截止，变压器储能。原边截止时，副边导通，能量释放到负载的工作状态，一般常规反激式电源单管多，双管的不常见。正激式指在变压器原边导通同时副边感应出对应电压输出到负载，能量通过变压器直接传递。按规格又可分为常规正激，包括单管正激，双管正激
5、。半桥、桥式电路都属于正激电路。 正激和反激电路各有其特点，在设计电路的过程中为达到最优性价比，可以灵活运用。一般在小功率场合可选用反激式。稍微大一些可采用单管正激电路，中等功率可采用双管正激电路或半桥电路，低电压时采用推挽电路，与半桥工作状态相同。大功率输出，一般采用桥式电路，低压也可采用推挽电路。 如图所示：UiN1W1SN2W2VDU。sUsooooIsIvdUiTonTofftttt反激电路中的变压器起着储能元件的作用，可以看作是一对互相耦合的电感。S 开通后，VD 处于断态，绕组 W1 的电流线性增长，电感储能增加；S 关断后，绕组 W1 的电流被切断，变压器的磁场储能通过绕组 W2
6、 和 VD 向输出端释放。S 关断后的电压为 。12siNuUUN反激电路可以工作在电流断续和电流连续两种模式：1）如果当 S 开通时，绕组 W2 中的电流尚未下降到零，则称电路工作于电流连续模式。2）如果当 S 开通时，绕组 W2 中的电流已经下降到零，则称电路工作于电流断续模式。二. 详细阐述下面反激电路的工作原理C111uD4D1N4148R1447kD3BZX79-18R133.3kC9330pR1215kC81nR111KC71uD2D1N4148TX2R51KC51nC3330pV1Pulse(0 160 0 1m 1m)R91.8Q1IRFR420XD1mur110R25R81k
7、R656mC1680uR31KUC3844U1CompGndOscRefvSenseVfbVoutVpR1100C21nR418kC4470pR716kC6330pR10330VsenseOutput15V supply反激电路：反激电路：反激变压器的原副边匝比分别为：反激变压器的原副边匝比分别为：副边上面匝比为：副边上面匝比为：1：0.1副边下面匝比为：副边下面匝比为：1：0.3输入：阶跃波形（幅值为输入：阶跃波形（幅值为 160V）outputV工作频率：工作频率：100KHz输出电压：输出电压：为为 5V、为为 16VoutputVsenseVR8 与 C3 的作用是吸收原边绕组的过充电
8、流，防止原边绕组电压过高，同时吸收初级线圈的高频电压毛刺、降低关断时 MOS 管承受的电压。R3 与 C5 串联、R6 与 C1 串联的作用是吸收副边上侧绕组的过充电流，R11 与 C8 串联作用是吸收副边下侧绕组的过充电流，此阻容电路用于吸收次级产生的高频毛刺，目的都是防止副边绕组电压过高。R2、R10 作为负载，防止输出电压输出太大损坏电路元件。C7 与 C11 都是起到稳压的作用。Vsense 经 R4 到达 Vfb 电压反馈端。D4 的一侧与 Vp 端相连，也为控制器提供电压。D3 起到钳位的作用，为控制器提供稳定电压，防止非正常原因下 UC3844 供电电压过高而烧坏。R9、R5作用
9、是起到电流采样，为电流反馈端 Sense 提供采样电流，D1 选用超快恢复二极管可以减少反向恢复时间，降低输出纹波。当电路接入阶跃电源 V1 后，V1 通过限流电阻 R14 向 UC3844 提供电压，UC3844 电压由 0 快速上升，到 16V 时 UC3844 开始输出 PWM 脉冲经过 R1 消振驱动 MOS 管，PWM 脉冲频率由 R7、C4 确定，最高频率为，输出死区时间由 C4 确定,150ns 左右4*772. 1CRMOS 管导通时,TX2 初级线圈电流线性增大。初级线圈电流经过 R9 采样取出、通过 R5、C6 进行滤波之后反馈到 UC3844 的电流传感端口，当电流增大到
10、时，UC3844 封锁输出为 0，功率 MOS90 . 1RVI 管关断，TX2 初级线圈储存的能量向次级线圈转移。第一个次级线圈电流经过 D1 整流、C1 滤波之后向负载 R2 供电，电压为 Vsense/3=5.4V；第二个次级线圈电流一路经 D2、C7 整流滤波之后在 R10 上得到 Vsense，再由 R4、R13 分压作为 UC3844 的反馈电压输入误差放大器，由此得到，C2、C9、R12 组成了交流超VVVsense1 .163 . 3 )183 . 3(*5 . 2前补偿电路，防止自激，其好处是不影响输入到电压反馈端的采样电压，输入电压另一路经 D4、C11 整流、滤波之后向
11、UC3844 自持供电。3.2 Flyback 电路的建模及仿真用 simetric 软件画出电路的模型、并且对电路进行仿真，得出仿真波形。仿真模型：output18k R141u C10330 R131u C91K R125 R11680u C71K R9330p C51KR8100R6330pC4 3.3k R416kR31k R1Pulse(0 160 0 1m 1m) V1330p C147k R2UC3844 U1CompGndOscRefvSenseVfbVoutVpBZX79-18 D1P1S1S2TX1470p C21nC315kR5IRFR420Q11.8 R7mur110D
12、21n C656m R10D1n4148D31n C8D1n4148D4vsense仿真波形：放大后的波形：四 UC3844 芯片的建模及仿真1. UC3844简介随着现代科技的飞速发展，功率器件也不断更新，PWM 技术的发展也日趋完善，开关电源正朝着小、轻、薄的方向发展。由于反激变换器具有电路拓扑简单、输入电压范围宽、输入输出电气隔离、体积重量小、成本低、性能良好、工作稳定可靠等优点，被广泛应用于实际变换器设计中。UC3844图：管脚与电路图中 UC3844 对应关系如下：Vp（7） ，COMP（1） ，SENSE（3） ，Vfb（2） ，GND（5） ，REF（8） ，Voul（6）,OSC(4)UC3844 各管脚与 Flyback 电路的作用关系如下:这个电路里 UC3844 采用恒定频率控制，震荡频率由 Ref 与 Osc 之间的电阻 R7 和 Osc 与地之间的电容C4 决定。Vfb 是电压反馈端，将采样电压加至误差放大器的反相输入端。Sense 是电流反馈端,电流取样电压由 Sense 输入到电流比较器。Comp 是补偿端,外接阻容元件以补偿误差放大器的频率特性。Vout 为控制器的推挽输出端，经 R1 与场效应管栅级连接，控制场效应管
