移相全桥的控制模型的建立和仿真
轉自：http://bbs.21dianyuan.com/forum.php?mod=viewthread&tid=226811?（這篇真是太棒啦）
如果對傳統PWM控制器的的控制和仿真有興趣，就看這個帖子：http://bbs.21dianyuan.com/thread-233455-1-1.html?
? ?如果對移相全橋控制和仿真感興趣，就看下文啦。
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??備注：感謝 ailuer_shijidianyuan 的指點，現在已修正控制邏輯的問題。2015/10/21?
? ?昨天晚上根據UCC3895的數據手冊，搞出了超前橋的對稱驅動和可調死區時間后。想接下來的問題，就是怎么實現滯后橋的發波和如何實現閉環控制。但是在開始研究滯后橋發波之前，應該先將超前橋的發波搞清楚。
??1、? ?? ?? ?? ?頻率和時鐘設定
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? ?? ?（圖1 頻率和時鐘信號的產生）
? ?由在RT引腳外接的電阻，限制了對CT電容充電的電流。可在CT電容上產生一個固定頻率的三角波。然后將這個三角波同兩個電壓進行比較，由RS觸發器產生時鐘信號。其中經過反相門的#CLOCK時鐘，在后面的電路中作為周期時鐘信號。用來限制PWM的寬度，簡單的講就是當#CLOCK由高到低>低到高時。PWM必須關閉，并開始新的周期。因為這個#CLOCK送到DFFRS觸發器U6的CLK引腳，這個信號是要上升沿觸發。所以可以看到#CLOCK從低到高變化，即上升沿時，DFFRS觸發器發出一個新的波，可見下圖。
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? ?（圖2 #CLOCK 是如何作用用滯后橋的）
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??2、? ?? ?? ?? ?滯后橋的開關
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? ?? ?? ?? ?? ???（圖3 #CLOCK?決定了周期的長度）
? ?首先#CLOCK送到DFFSR觸發器U6的CLK腳，這個觸發器的R為LOW，D接#Q，S在上電時保持為LOW。那么Q和#Q的輸出長度就等于#CLOCK的周期長度。Q和#Q 作為互補對稱的方波輸出到DELAY電路，在IC內部可以通過電阻來調節死區時間的長度，參見圖2。如果是仿真可以不必理會這里的電路，我們更關注核心控制部分。這個觸發器U6的輸出Q對應著滯后橋的驅動A，#Q對應著滯后橋驅動B。
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3、? ?? ?? ?? ?超前橋的開關
? ?在考慮實現超前橋的驅動時，非常有必要理解(A和D // B和C)的重疊長度和PWM比較器的關系。我在UCC2895的手冊里看到了一張邏輯非常清晰的時序圖，從這個圖可以很簡單的理順超前 // 滯后橋的控制與反饋的關系。?
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? ?? ?? ?? ???（圖4 滯后橋的閉環控制）
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? ?A&B為互補對稱的滯后橋，C&D為超前橋。COMP為PWM比較器的同相輸入，是誤差放大器的輸出。其反相輸入，可以接CT電容上的斜坡電壓做電壓模式控制，也可以連接原邊電流做峰值電流模式控制。但其目的都是，讓COMP電壓控制斜坡電壓的高度，而決定了兩路對角驅動信號重疊時間的長度，也就是決定副邊電感上的占空比。下圖是PWM比較器E5的輸出和副邊電感L3上的電壓波形，可以明顯的了解驅動信號重疊時間和副邊電感上的占空比的關系。
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? ? （圖5 PWM比較器的輸出和副邊電感的電壓波形）
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? ?從圖4第三排的PWM信號的寬度，可以看出對滯后橋的影響。從上往下來看，不難發現PWM信號的寬度就是（C對A 或 D對B）的滯后時間，也就是A先開通后，C延遲多久開通（C為高則D為低）。那么就產生了A和D對角驅動的重疊時間長度，這個重疊的時間長度就是加到副邊電感上的占空比。
? ?如果我們讓滯后橋A&B發波（A為HI），在設置一個電路讓C為LOW（D則為HI，因為是C和D是觸發器的兩個輸出Q和#Q，兩者邏輯相反）。只有當PWM比較器發出的高電平PWM_FLAG后（表示對角驅動信號的重疊時間結束），C&D中的C才從LOW轉變為HI（而D也就變為LOW，實現了超前橋的關斷）。而且C&D必須同時服從一個周期的長度。然后再插入合適的死區時間，這樣不就實現了用誤差放大器，對C&D與A&B的驅動信號重疊時間長度的控制嗎？也就能成功實現閉環。那么，下面我們將看看UCC3895是如何實現這些功能的。
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? ?? ?? ?? ?? ???（圖6??滯后長度和閉環控制）
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? ?先從PWM比較器E5開始吧，誤差放大器的輸出連接（Verr）到PWM比較器E5的同相輸入端（+）。RAMP引腳連接到比較器的反相輸入端（-）。（這個RAMP引腳上前文已經說過，可以接CT做電壓模式，可接CS做峰值電流控制）。不論控制模式如何，PWM比較器的輸出是送到一個與非門U11A。這個與非門的輸入信號還有：
? ?1、CS比較器發出的過流信號（OCP），當CS電壓高于2V后，發出HI到這個與非門（可以強制關閉當前脈寬）。
? ?2、PWM比較器E5的輸出。做脈寬調制用，非常重要。
? ?3、#CLOCK，周期時鐘信號。保持系統頻率一致。
? ?在此，我們不難想到一個典型的工作狀態：在一個新周期的開始（假設是峰值電流模式）：
??1、 Verr電壓比CS電壓高，PWM比較器輸出為HI。
??2、 過流保護比較器，VCS電壓也低于2V，其輸出也為HI，
??3、而周期時鐘信號#CLOCK，此時也為HI。? ? 那么這個與非門U11A的輸入是3個HI，輸出是LOW。? ?此時 A為高，B為低。C為低，D為高。全橋的A>D對角驅動信號同時為高，向副邊傳遞電流。
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2015-10-16 22:28 上傳
（圖7 控制滯后橋的DFFRS觸發器和兩個關鍵的與非門）
控制超前橋的DFFRS觸發器U14的D和CLK被強制為低，其輸出就只看R和S的輸入了。可以這樣簡單的理解：當R =LOW ,S = HI , Q = HI, #Q = LOW。當R = HI ,S = LOW ,Q = LOW, #Q= HI。
? ?現在可以重點關注這里了，因為馬上就接解開如何移相的難題。首先要考慮的是當PWM比較器的輸出由HI轉到LOW時候（峰值電流VCS高于Verr，此時需要立即關閉PWM信號）。這個三輸入的與非門U11A，其中一個輸入PWM比較器E5的輸出就從HI轉為LOW，它U11A的輸出也會從LOW轉為HI。
? ?控制超前橋的觸發器U14：其R引腳輸入有一個與門U13B，與門的一個輸入是U11A的輸出，此時的狀態是HI。另外一個輸入連接到滯后橋的#Q（也就是驅動B）。此時滯后橋的觸發器的輸出Q為HI （驅動A 為高），#Q為LOW（驅動B 為低）。那該與門U13B的兩個輸入腳的狀態是：1、#Q為LOW（驅動B為低），2、H。則與門U13B的輸出為LOW。此時超前橋觸發器U14的R引腳 = LOW。可見圖8。
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（圖8 控制滯后橋的DFFRS觸發器的R腳的工作波形）?
??再來看看該觸發器U14的S引腳，S的輸入也有一個與門U13A。該與門的兩個輸入為：1、與門的一個輸入是U11A的輸出，此時的狀態是HI。2、連接到滯后橋的驅動信號A，此時滯后橋觸發器U6的輸出的Q = H （驅動A為高）。則與門U13A的輸出為 H，超前橋觸發器U14的S腳為 H。 見圖9。
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（圖9 控制滯后橋的DFFRS觸發器的S腳的工作波形）?
? ?當PWM比較器E5輸出信號由H轉LOW時（需要結束A&D 或 B&C 的重疊時間），超前橋DFFRS觸發器U14的輸入是：R??= LOW , S = HI。輸出則是Q =HI （C 開通）, #Q =LOW （D 關閉），對應著結束了A和D的驅動重疊時間。然而等到一個周期結束時，滯后橋的驅動A&B，由時鐘信號#CLOCK重置。
? ? 超前橋的關閉的標志，是由 PWM比較器E5的輸出由高轉低，控制的與門U13A輸出LOW轉為HI時。
? ? 滯后橋的關閉標志，是時鐘信號#CLOCK改變滯后橋觸發器U6的輸入，將A和B的的信號互換。意味這一個周期的開始和結束。見圖10。
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??（圖 10控制滯后橋的觸發器的工作狀況）?
??所以， 根據上述的內容，我們可以建立以下模型：
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? ? （圖11 仿真模型）
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模型功能和解釋：
??1、CT定電流充電產生三角波直接由三角波電壓源代替，通過比較器和觸發器產生時鐘信號。
??2、U6 輸出互補對稱的方波，沒有死區時間。
??3、四路死區時間延遲電路，注意輸出是AND門，意味這由觸發器的發出的信號關閉時，驅動級DRVABCD都必須關閉。這個AND門用的好！
??4、誤差放大器和PWM比較器。很簡單不必多說。
??5、滯后橋的SR觸發器，其工作過程上文已經講了許多。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的移相全桥的控制模型的建立和仿真的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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