[发明专利]一种隔离半桥变换器及其建模与环路参数设计方法

权利要求书

1.一种隔离半桥变换器的建模与环路参数设计方法，其特征在于，所述的隔离半桥变换器包括：直流电源V_I，功率开关管S₁、功率开关管S₂，变压器T，二极管D₁、二极管D₂，滤波电容C，负载电阻R，电感L；所述的直流电源V_I由两个相同的直流电源V_I/2串联构成，所述的功率开关管S₁与功率开关管S₂串联后构成半桥的桥臂，桥臂的上端与直流电源V_I的正极连接，桥臂的下端与直流电源V_I的负极连接，变压器T的一次侧的两个输入端分别与两个直流电源V_I/2的串联公共点以及桥臂的中点连接；二极管D₁的阳极与变压器T的二次侧的第一输出端连接，二极管D₁的阴极与电感L的一端连接，电感L的另一端与滤波电容C与负载电阻R的一个并联公共端连接，滤波电容C与负载电阻R的另一个并联公共端与变压器T的二次侧的第二输出端连接，二极管D₂的阳极连接在变压器T的二次侧的第三输出端，二极管D₂的阴极与二极管D₁的阴极连接，所述的建模与环路参数设计方法包括以下步骤：

S1、利用能量守恒原理对隔离半桥变换器主电路进行建模，得到隔离半桥变换器主电路的开环传递函数；

S2、设计隔离半桥变换器闭环控制系统，得到无补偿情况下隔离半桥变换器控制系统的开环传递函数；所述的隔离半桥变换器闭环控制系统包括：PWM调制器、补偿网络、隔离半桥变换器主电路、采样电路；所述的采样电路用于采集隔离半桥变换器主电路的输出电压并将其输入到补偿网络中，补偿网络的输出电压送入PWM调制器的同相输入端，与PWM调制器的反向输入端设定的比较电压进行比较，从而产生控制隔离半桥变换器主电路的PWM波形；

S3、设置相应的穿越频率和相位裕度，得到补偿网络传递函数，利用补偿网络对隔离半桥变换器进行系统校正。

2.根据权利要求1所述的一种隔离半桥变换器的建模与环路参数设计方法，其特征在于，步骤S1中所述的得到隔离半桥变换器主电路的开环传递函数的方法如下为：

S11、将隔离半桥变换器进行非理想化转换得到隔离半桥等效电路；

S12、运用能量守恒原理将隔离半桥等效电路转换为隔离半桥变换器的大信号平均模型；

S13、将隔离半桥变换器大信号平均模型中的平均量分离扰动，分解为相应的交流分量和交流小信号分量，得到隔离半桥变换器交流小信号模型与主电路的开环传递函数。

3.根据权利要求2所述的一种隔离半桥变换器的建模与环路参数设计方法，其特征在于，步骤S11中所述的将隔离半桥变换器进行非理想化转换得到隔离半桥等效电路的方法如下：二极管D₁等效为理想开关S_D1、电压源U_F和二极管导通电阻r_D的串联；二极管D₂等效为理想开关S_D2、电压源U_F和二极管导通电阻r_D的串联；功率开关管S₁等效为理想开关S₁₁与其导通电阻r_DS的串联；功率开关管S₂等效为理想开关S₂₁与其导通电阻r_DS的串联，变压器T一次侧绕组电阻为r_T1，变压器T二次侧绕组电阻为r_T2，电感L寄生电阻为r_L。