0 引言
    目前，正激變流器在中、大功率場合得到廣泛的應用，但單管正激變換器的開關管承受兩倍輸入電壓應力，不能用在較高輸入場合。雙管正激變換器解決了這個問題，其開關管的電壓應力等于輸入電壓，關斷時也不會出現漏感尖峰，加上結構簡單、可靠性高，在高輸入電壓的中、大功率場合得到廣泛的應用。
    在開關電源的設計過程中，控制環(huán)路設計的優(yōu)劣關系到系統的穩(wěn)定與否。因此優(yōu)良的控制環(huán)路，對開關電源系統是至關重要的。對于PWM變換器的控制環(huán)路，傳統的方法使用狀態(tài)空間平均法，求出小信號模型，來設計控制環(huán)路。此方法計算量大，效率低，不利于工程應用。
    高效的方法是用仿真軟件得出電路開環(huán)BODE圖來設計控制環(huán)路。市面的仿真軟件非常多，功能也很強大，如Matlab、Pspice等，然而Pspice軟件的收斂算法不好，帶來了非常多的不便；Matlab軟件建模復雜，其補償器為傳遞函數或狀態(tài)方程，需利用電網絡理論轉化為具體的電路，諸多不便。
    SABER與其他仿真軟件相比，具有更豐富的元件庫和更精確的仿真描述能力，真實性更好。特別是在電源領域的先天優(yōu)勢，借助其強大的仿真功能縮短電源產品的上市時間。目前，用SABER軟件設計控制環(huán)路尚不多見，基于此，提出用SABER仿真設計雙管正激參數及控制環(huán)路。

1 電路結構
    雙管正激拓撲結構如圖1所示，工作原理為：VT1、VT2同時導通，同時關斷；VT1與VT2導通時，電源經高頻變壓器T，快恢復二極管VD3向負載輸出能量，經L給C充電；VT1與VT2關斷時，輸出電流由快恢復二極管VD4續(xù)流，同時變壓器原邊繞組的勵磁電流經VD1－UiN-VD2向電源反饋能量。由于VD1與VD2的箝位，VT1與VT2的開關應力等于電源電壓。與單管正激電路相比，多用一個開關管，電壓應力為單管的一半，不存在漏感尖峰，變壓器無需磁通復位繞組，適用于較高輸入電壓的中、大功率等級場合。

2 控制環(huán)路的設計方法
    系統穩(wěn)定的條件：系統回路開環(huán)BODE圖，在剪切頻率處幅值斜率為-20dB／dec，且至少有45°的相位裕度。
    控制環(huán)路的設計步驟：
    (1)根據應用要求設計主電路。
    (2)由SABER仿真器得出主電路的BODE圖。
    (3)根據實際要求和限制條件確定剪切頻率ωc，對電源產品，剪切頻率通常為開關頻率的1／4或者1／5。
    (4)根據系統穩(wěn)態(tài)精度的要求及剪切頻率決定補償放大器的類型和各頻率點。使低頻段增益高，一般電源產品的低頻段設計成I型系統，以保證穩(wěn)態(tài)精度；中頻段帶寬處的斜率為-20dB／dec，且有足夠的相位裕度(即y>45°)；高頻段增益衰減快，減少高頻干擾；用SABER得出補償后環(huán)路的開環(huán)頻響曲線，驗證系統的穩(wěn)定性。

3 主電路參數設置
    由于主電路輸出濾波器參數關系到控制環(huán)路的設置，補償器應根據輸出濾波參數進行調整。本文以一臺250W電源實例說明控制環(huán)路的設計。
    1)主要技術要求
    輸入：AC220V(DC=265V(220～310V))
    輸出：48V 0．5～5A；
    波紋電壓：0．1V； 波紋電流：1A；
    效率：≥0．85；開關頻率：100kHz；
    變壓器原副邊比n=2；Uout=48．85V(二極管)； 占空比：
    2)輸出濾波參數
    輸出濾波器按照要求的紋波電流與紋波電壓值來設計，紋波電流決定電感值，紋波電流與紋波電壓共同決定電容值。
    (1)濾波電感
    流經濾波電感電流波形如圖2所示，紋波電流峰峰值取決于允許的最小電流值，當負載電流小于0．5A時，進入電流斷續(xù)模式。
    為防止變換器進入斷續(xù)模式，在Toff期間，流經L的電流不能降到零。
   

        （2）濾波電容
    濾波電容的容量分以下兩種情況討論：
    ①采用普通的鋁電解電容，根據文獻[3]，此類電容在開關頻率低于500kHz，且RoCo大于開關管的關斷和導通時間的一半時，輸出紋波僅由ESR(Ro)決定。

   此方法隨技術的進步變得不合實際，最好從廠家或測試得到電容的ESR值。
    ②濾波電容采用零ESR或低ESR電容，自身阻容形成的零點(1／2πRest×C)較高，但對環(huán)路設計的影響不大；若低ESR值的電容采用大容量，其自身阻容形成的零點使得在帶寬附近的高頻衰減不夠，可能引起振蕩，增加補償器的設計難度。如圖3、圖4所示。

    考慮電容的發(fā)熱影響壽命，取22μF。
    電容的ESR值的最大值為
    ESR(max)=△U/△I=0．1／l=0．1 Ω
    ESR超過0．1Ω，紋波電壓會增加。

4 使用SABER對開環(huán)仿真
    在SABER中建立平均模式雙管正激的模型，如圖5所示。
    下表為圖5模型使用的主要模塊及參數：

    開環(huán)BODE圖如圖6所示，其剪切頻率處的相角為-160°，相位裕度為20°，又剪切頻率處的幅值斜率為－40dB／dec，因此需要補償。另外25kHz(1／4開關頻率)處的幅值為－35．5dB。

5 根據開環(huán)BODE圖設計補償器
    雙管正激補償器采用2型誤差放大器電路。如圖7所示。
    其傳遞函數為：

      一個零點fz=1／2πR2C1，一個極點fp=1／2πR2C2；設計時，將剪切頻率設為1／4開關頻率；零點頻率設為1／4濾波器諧振頻率，增加中頻段相位裕度；極點頻率設為濾波電容自身容阻頻率，增加高頻段的衰減。R2／R1設為1／4開關頻率處的負增益；RS1，RS2按照采樣網絡設計，因此：

 
    計算結果，選用國標系列值：

   
    使用SABER得出補償后的開環(huán)BODE圖如圖8所示，注意在SABER進行小信號分析前，需微調占空比參考電壓，使比較器反相輸入端靜態(tài)工作點在5V，否則可能飽和。
    可見，系統已校正為I型，剪切頻率為25kHz，幅值斜率為-20dB／dec，相位裕度遠遠大于45°。

    用SABER進行時域分析，觀察輸入電壓與負載擾動時的系統性能，見圖9和圖10。

6 結束語
    SABER軟件是當今世界最先進的仿真軟件，隨Analogy公司的大力推廣，SABER軟件在電源領域的應用會越來越廣泛，通過SABER軟件的輔助設計，縮短了電源產品的上市時間，提高了產品的控制性能的快速性，穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)精度。