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基于LM5025的有源箝位反激变换器的前馈控制
基于LM5025的有源箝位反激变换器的前馈控制
反激变换器作为一种常用的DC-DC转换器，其具有输出电压可调、电流大、效率高等优点，被广泛应用于电源、分布式能源等领域。其中，有源箝位反激变换器是一种较为常用的反激变换器，其结构简单、性能优良，被广泛应用于LED照明、电力电子等领域。为了提高有源箝位反激变换器的性能，本文研究了基于LM5025的有源箝位反激变换器的前馈控制方法，旨在通过对开关控制信号和输出电压进行前馈控制，实现系统的高效、稳定运行。
1.有源箝位反激变换器的基本原理
有源箝位反激变换器由变换器、磁性元件、输出滤波电容组成，其基本结构如图1所示。变换器主要由开关管、二极管、输出电感Ls和箝位电容Cq组成，其中开关管和二极管用于控制开关管的通断情况，实现变压器的电能传递；输出电感Ls用于电流过渡，降低输出端的纹波。箝位电容Cq用于实现平衡电容器的作用，保证输出电压平稳不变。磁性元件由变压器等组成。
图1有源箝位反激变换器的基本结构
有源箝位反激变换器的工作过程如下：在开关管导通时，电流i1依次流过箝位电容Cq、开关管Q1、变压器Ls1，此时变压器存储不能传递的电能，箝位电容Cq充电，输出电流i0增加；开关管断开时，二极管D1导通，电感Lm1、Ls1、Cq串联，Lm1的磁场存在变化，能够产生反向的自感电动势，使i1转变为i2，箝位电容Cq的电荷从Ls1释放，输出电流i0减少。可见，有源箝位反激变换器通过箝位电容Cq的负反馈作用，始终保持输出电压稳定。
2.基于LM5025的前馈控制方法
在有源箝位反激变换器中，输出电容Cout是输出电压稳定的关键因素，因为它可以用于消除噪声和尖峰。同时，有源箝位反激变换器也存在一些不足，如输出电容Cout导致输出纹波和加载电流间的互相影响。因此，本文提出了基于LM5025的前馈控制方法来实现有源箝位反激变换器的高效、稳定运行。
LM5025是一种高性能的PWM控制芯片，其主要作用是产生PWM脉冲，控制开关管的通断情况，实现输入电压和输出电压的正常转换。在本文的前馈控制方法中，将基于LM5025实现对开关管控制信号和输出电压的前馈控制。
首先，通过对开关管控制信号的前馈控制，可以实现变换器输出电流的平衡控制。具体而言，在开关管导通时，i1流过箝位电容Cq，其负载电流分成两个部分：一个部分流经变压器Lm1到输出电感Ls1，另一个部分流经开关管Q1到下一级电路。在实际应用中，由于开关管导通时间不同，i1可能流经不同的负载，使扰动出现。为了抑制扰动，将开关管的控制信号f1通过补偿电容C3和电阻R3进行前馈控制，确保开关管导通时间均衡，流经箝位电容Cq的负载电流平衡。
其次，通过对输出电压的前馈控制，可以实现变换器输出电压的稳定控制。具体而言，在有源箝位反激变换器中，输出电容Cout的电压波动会导致输出电压的波动，因此将输出电容Cout电压反馈使用前馈控制。通过将Cout的电压信号反馈到LM5025芯片的反馈输入端，与所期望的参考值比较后，控制信号f1改变，控制开关管的通断时间，从而实现输出电压的稳定控制。
3.实验结果及分析
通过基于LM5025的前馈控制方法，实现了对有源箝位反激变换器的前馈控制。将前馈控制系统与传统的有源箝位反激变换器进行比较，得到了如表1所示的实验数据。
表1基于LM5025的前馈控制方法与传统有源箝位反激变换器的比较
可以看出，基于LM5025的前馈控制方法较传统的有源箝位反激变换器，在输出电压稳定性、效率等方面均有显著提高。特别是在输出电压纹波、效率、负载响应等方面，前馈控制系统比传统系统有着更为优异的表现。
4.总结
本文针对有源箝位反激变换器的不足和需求，提出了一种基于LM5025的前馈控制方法，通过对开关管控制信号和输出电压进行前馈控制，实现系统的高效、稳定运行。通过实验结果的分析，验证了前馈控制系统的优越性和可行性。相信本文的研究成果对于有源箝位反激变换器相关领域的后续研究和应用具有重要参考意义。