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正激变换器的设计与实现

课程介绍：什么是正激变换器？基本定义正激变换器是一种直流-直流转换器，其工作原理是利用开关元件（例如MOSFET）控制电流在电感中流动，进而将输入直流电压转换为所需的输出直流电压。关键特性

正激变换器的优势与劣势优势高效率高功率密度易于控制成本低劣势输出电压纹波较大需要变压器

正激变换器与其他拓扑结构的比较正激变换器相比其他拓扑结构（如降压变换器、升压变换器），在某些情况下具有优势，例如在高压应用中，由于其工作电压较高，可以实现更高的功率密度。

变换器基本原理回顾直流-直流转换直流-直流转换器是将直流电压转换为另一直流电压的电路，在各种电子设备中广泛使用。开关元件的作用开关元件（如MOSFET、IGBT）在直流-直流转换中起到关键作用，通过开关的打开和闭合，控制电流在电路中流动，实现能量的转换。

电感、电容和开关元件的基础知识电感电感是一种能够储存能量的元件，其储存能量的大小与电流和电感值有关。电容电容是一种能够储存电荷的元件，其储存电荷的大小与电压和电容值有关。开关元件开关元件是控制电流流动的元件，例如MOSFET、IGBT，它们能够快速地打开和闭合，实现电流的控制。

磁芯材料的选择与应用铁氧体磁芯铁氧体磁芯是正激变换器中常用的磁芯材料，具有高磁导率、低损耗、价格低廉等优点，适合用于较低频率的应用。铁粉芯铁粉芯是一种具有较低磁导率、较高损耗的磁芯材料，适合用于较高频率的应用。非晶合金磁芯非晶合金磁芯具有高磁导率、低损耗、高频率特性，适合用于高频、高功率应用。

变压器设计的基本原则磁芯选择根据工作频率、功率和电压选择合适的磁芯材料。1匝数计算根据输入输出电压和匝数比计算变压器绕组的匝数。2绕组设计选择合适的导线尺寸，并进行绕组的分布设计，以减小漏感和铜损。3测试验证对变压器进行测试，验证其性能指标，并根据需要进行调整。4

正激变换器电路拓扑分析单端正激拓扑单端正激变换器是一种简单的正激变换器拓扑结构，其特点是只有一个开关元件，输出电压通过变压器进行隔离。双端正激拓扑双端正激变换器是另一种正激变换器拓扑结构，其特点是使用两个开关元件，可以实现更高的功率密度。

单端正激变换器的工作原理1开关导通开关元件导通，电流流过电感，磁场能量积累。2开关断开开关元件断开，电感中的电流通过二极管流向负载，磁场能量释放。

双端正激变换器的工作原理开关1导通开关1导通，电流流过电感1，磁场能量积累。开关2导通开关2导通，电流流过电感2，磁场能量积累。开关1断开开关1断开，电感1中的电流通过二极管1流向负载，磁场能量释放。开关2断开开关2断开，电感2中的电流通过二极管2流向负载，磁场能量释放。

电路工作模式分析：CCM与DCMCCM（连续导通模式）在CCM模式下，电感电流始终不为零，即电流连续流动。DCM（断续导通模式）在DCM模式下，电感电流在开关周期的某些时间段内为零，即电流断续流动。

正激变换器的数学模型1状态空间模型使用状态空间平均法建立变换器的数学模型。2小信号模型将状态空间模型线性化，得到变换器的小信号模型。3传递函数分析分析变换器的传递函数，得到输入输出之间的关系。

状态空间平均法建模定义状态变量选择电感电流、电容电压等作为状态变量。建立状态方程根据电路拓扑和工作模式，建立状态变量的微分方程。

小信号模型推导1线性化状态方程将状态空间模型在工作点附近线性化。2得到小信号模型线性化后的模型即为变换器的小信号模型。

传递函数分析幅频特性相频特性

控制环路设计基础闭环控制通过反馈机制，将输出信号与参考信号进行比较，并将误差信号用于控制系统，实现输出电压的稳定控制。PID控制器PID控制器是常用的闭环控制控制器，通过比例、积分、微分三个部分，对控制系统进行调节。

补偿网络的类型与选择通过补偿网络，可以改善控制系统的稳定性和性能，常见的补偿网络类型包括：比例补偿网络、积分补偿网络、微分补偿网络等。选择合适的补偿网络类型，需要根据控制系统的具体情况进行分析，例如系统的带宽、稳定裕度等。

稳定性分析：波特图与奈奎斯特图波特图波特图是将传递函数的幅频特性和相频特性绘制成图形，方便直观地观察系统的稳定性和性能。奈奎斯特图奈奎斯特图是将传递函数的复频域特性绘制成图形，可以根据奈奎斯特判据判断系统的稳定性。

PWM控制器的选择与应用

SG3525控制芯片介绍主要功能SG3525芯片是一款常用的PWM控制芯片，具有电流模式控制、死区时间控制、过流保护等功能。应用场景SG3525芯片广泛应用于各种开关电源、逆变器、电机驱动等领域。

TL494控制芯片介绍1主要功能TL494芯片是一款电压模式控制PWM控制器，具有多种保护功能，例如过压保护、过流保护、短路保护等。2应用场景TL494芯片广泛应用于各种开关电源、逆变器等领域。

其他常用