一、Forward(正激电路)电路仿真模型
1.电路原理
正激电路是一种常用的电源转换电路，其工作原理涉及电流和电压的转换与调节。该电路主要由输入滤波电路、整流电路、滤波电路和稳压电路组成。
功率MOSFET按照一定的频率进行周期性地打开和关闭。当功率MOSFET关闭时，电流通过变压器的原边；当功率MOSFET打开时，电流则通过变压器的副边。这种周期性的电流变化会在变压器中产生磁通量的变化。由于电感的存在，当电流变化时，会在变压器中产生感应电动势。这种感应电动势会导致电压在变压器中的变化。变压器的作用就是根据电感耦合原理，将输入电压转换为所需的输出电压。通过调整变压器的匝数比（即变压比），可以实现不同输入电压到输出电压的转换。通常还会采用电容器进行滤波，以减小输出电压的纹波，得到更稳定的直流电源输出。
2.电路模型
变压器：在正激电路中，变压器起到了核心作用。它利用电磁感应原理，通过两个或多个线圈之间的磁场传递，实现了电压的变换。具体来说，变压器的输入端接收交流电，经过内部的磁电转换过程，输出端则输出变压后的电压。
整流器：整流器是正激电路中的另一个关键组件，其主要功能是将交流电转换为直流电。常见的整流器类型包括单相桥式整流器和三相桥式整流器。它们将变压器输出的交流电进行整流处理，输出为脉动的直流电。
滤波器：由于整流器输出的直流电仍带有一定的脉动，因此需要滤波器来平滑输出。滤波器通常由电容器和电感器组成，它们能够滤除脉动成分，将直流电变得更加稳定。
开关元件：开关元件（如晶体管或功率MOSFET）在正激电路中起到了周期性打开和关闭的作用，这是实现电压转换和输出的关键步骤。通过开关元件的打开和关闭，控制变压器中原边和副边的电流流动，从而实现电压的转换。
控制电路：除了上述主要组成部分外，正激电路还包括一个控制电路，用于控制开关元件的开关频率和占空比，从而调节输出电压的大小。这个控制电路通常包括一个比较器和一个反馈电路，通过比较输入信号和反馈信号的大小，实现对输出信号的稳定控制。
3.参数设置
1.输入电源：
5负载
二、仿真分析
1.开环控制
（1）驱动脉冲给定：
采用固定占空比给定模式：占空比为0.4如下图所示
（2）占空比0.4仿真输出波形如下图所示：
下图波形分别为驱动脉冲，负载电流，原边电流，电感电流（从左到右，从上到下）
从图中可以看出，驱动脉冲为高是，开关管开通，原边电流线性上升，电感进行充电，开关管关断时，能量向副边传输。
输出电压如图所示：
输入电压48V，占空比0.4，变压器变比为48:32,因此输出电压为12.8V，符合理论计算
占空比0.5时，输出电压波形我16V，与理论计算符合。
2.闭环控制
采用电压PI闭环控制策略，稳定输出电压，仿真模型如下图所示： 输出电压与给定作差，经过PI控制器输出误差信号，最终经过PWM发生器输出PWM驱动信号，控制开关管开通与关断。
（1）给定值30V
从图中可以看出，变换器输入48V，经过PI控制，最终输出电压为30V，与给定值相同
（2）输入电压突变
从图中可以看出，输入电压从48V突变为100V,输出电压可以快速稳定到30V。
（3）负载突变
从图中可以看出，负载在0.02s时由满载突变为半载，变换器也可以快速稳定输出电压到给定值。
对比开环和闭环控制，可以看出，在变换器收到外界干扰时，采用闭环控制可以快速稳定输出电压，实现对输出电压的闭环控制，对于实际应用具有较大的指导意义。
三、总结
1电路特点
首先，正激电路具有高效率和大变化范围。这是由于其通过开关元件进行开关控制，实现了输入电压的变压、整流和滤波，从而能够输出直流电压供给负载。在使用正激电路进行电源控制时，还可以选择不同的开关管来实现不同效果的控制，进一步提高其效率。
其次，正激电路的成本相对较低。这得益于其简单的电路拓扑结构，使得制造和维护成本得以降低。
再者，正激电路的输出脉动小。这主要得益于滤波电路对整流后的脉动直流电压进行平滑处理，使得输出电压更加稳定。
此外，正激电路利用高频变压器一次侧、二次侧绕组隔离的特点，可以方便地实现交流电网和直流输出端之间的隔离。这种隔离特性增强了电路的安全性，减少了潜在的电气干扰。
2应用场景
正激电路广泛应用于各种电子设备中，如电源供应器、音频放大器、LED驱动器以及磁通控制器等。特别是在计算机、通信设备以及消费类电子设备中，正激电路作为直流电源供应器的关键部分，发挥着确保设备正常工作所需电源稳定的重要作用。
在音频放大器中，正激电路通过放大信号，能够提供更大的输出功率，使得声音更加清晰、响亮。此外，正激电路还能构建各种类型的振荡器，如正弦波振荡器、方波振荡器和脉冲振荡器等，这些振荡器在通信系统、计算机系统和音频设备中都有广泛的应用。
正激式开关电源常用于工业设备、服务器电源等，提供稳定的高电压输出，满足工业自动化等场景对可靠高电压供电的需求。正激电路适用于在强非线性负载和强扰动情况下，对电源体积、重量和效率要求不高的场合。
但需要注意的是，正激电路的设计需要谨慎，以避免产生过大的正反馈，导致系统不稳定或产生震荡。因此，在设计正激电路时，必须合理选择元件参数，并进行系统级的仿真和调试。
综上，正激电路因其高效、大变化范围、输出脉动小以及良好的电气隔离等特点，在多种电子设备和应用场景中发挥着关键作用。
3注意事项
正激电路在实际应用中需要注意以下几点：
（1）输出路数限制：正激电路不宜做多路输出，因为在每路输出不用电感的情况下，对输入变化没有稳压作用，并且缺乏开关电源应有的安全性。如果每路都加电感，那么输出电压在理论上与负载大小有关，这可能导致反馈回路的不准确。因此，在需要多路输出的情况下，应优先考虑其他类型的电路，如反激电路。
（2）磁复位问题：正激式开关电源（如单端正激式、双正激、有源箝位等）在功率管截止时，必须将变压器复位，以防止变压器磁心饱和。因此，需要特别注意磁复位电路的设计。然而，半桥和全桥正激式开关电源，以及推挽式开关电源，由于一次绕组中正负半周激磁电流大小相等、方向相反，变压器磁心的磁通变化是对称的上下移动，所以不需要考虑复位问题。
（3）高频纹波干扰：正激电路可能会产生高频纹波干扰和电压稳定度下降的问题。为了解决这个问题，需要采取滤波措施，例如使用滤波电容器和电感器来平滑输出，减少纹波。
（4）二极管选择：在选择二极管时，应注意其最大反向电压和导通电阻，以确保电路性能和可靠性。
（5）变压器设计：在设计变压器时，应合理选择变压器的变比和负载电阻大小，以保证输出电压和电流的稳定。同时，正激电路对变压器工艺的要求较高，既要耦合好又要绝缘好。
（6）工作频率：工作频率的确定对电源体积以及特性影响很大。高频化可以减小电源的体积和重量，提高电源的响应速度，但同时也可能对开关元件、输出二极管、输出电容以及输出变压器的磁芯等造成限制。
因此，在选择工作频率时需要综合考虑这些因素。 总的来说，正激电路的设计和应用需要综合考虑多个因素，包括电路的稳定性、安全性、效率以及成本等。在实际应用中，应根据具体需求和场景选择合适的电路类型和设计参数，以确保电路的正常运行和性能优化。
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