在大多数情况下,开关电源(SMPS)反馈环路通过观测特定点上的电压来进行稳压,而其余输出电压则依靠变压器的性能来确保正常运行。在这种情况下,稳定性分析必须包含所有次级元件,以涵盖所有可能的负载配置。毋庸置疑,涵盖所有可能的输入/输出情况的传统分析方法难度高且耗时长,简化分析也容易出错。本文将介绍采用SPICE仿真器进行多输出电源稳定性分析的简化方法。
图 1 测量从初级端看到的等效电阻
图2 连接到辅助绕组时, CL2可以反射到 CL1
图3 电容可以表示成等效的串联电阻
图4 从辅助绕组稳定SMPS
图5 采用NCP1217实施的平均模型
简单的反射
电阻连接到变压器次级端时,初级端可以“看到”一个等效电阻,如图1所示,其中匝数比在初级归一化。归一化表示将所有比例除以初级匝数比:Np:Ns=10:5,在归一化之后表示为1:0.5。
若变压器性能卓越(Imag=0),则可得出:
1 x I1=N2 x I(方程1),且V2=V1 x N2(方程2)或V1 / V2=1 / N2(方程3)。
因为I2=V2 / RL(方程4),可将方程4代入方程1,得出:
I1=V1 / Req=N2 x V2 / RL(方程5)。重新排列该方程得出:Req=V1 x RL / N2 x V2(方程6)。
根据方程3,最后得到:Req=RL / N22(方程7)。
在这种情况下,变压器变成绕组,简化了分析。
首先用方程7将RL2反射到初级端:Req1=RL2 / N32(方程8)。那么,逆方向应用方程7,将Req1“推至”RL1上:Req2=Req1 x N22=RL2 x N22 / N32。最后,可以得出Req的计算方程:Req=RL1 // [ RL2 x (N2/N3)2 ](方程9)。
除了电阻以外,还可以反射为—简单的电容。在这种情况下,对于正弦波激励,电容阻抗为Zc=1 / j x C x (方程10),此时仍可采用方程7:Ceq=1 / j x C x x N22或Ceq=C x N22(方程11)。