Modelo AC del convertidor Boost-Flyback integrado

Estoy diseñando un pequeño SMPS para encender algunos tubos Nixie con un cargador USB normal. Esto requiere una ganancia de alto voltaje alrededor de 40 que descalifica muchas de las topologías típicamente usadas. Me he encariñado con el convertidor integrado Boost-Flyback propuesto por el Prof. G. Spiazzi. enlace

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He simulado el circuito en LTspice, y funciona muy bien, y con un amortiguador sobre S parece ser un circuito muy silencioso también. Ahora necesito diseñar el circuito de retroalimentación y el filtro de entrada y, por lo tanto, se requiere un modelo AC.

He intentado seguir el procedimiento del libro de texto Fundamentos de la electrónica de potencia y funciona bastante bien hasta que se dibuja el circuito equivalente. (Sin embargo, hice un atajo: eliminé las inductancias de fuga para evitar resonancias y algunos estados adicionales. Básicamente, reemplacé los inductores de fuga primario y secundario con resistencias equivalentes).

Básicamente, cada ecuación de CA linealizada se puede dibujar como un circuito, cada par de fuentes de voltaje/corriente dependientes se puede reemplazar por un transformador ideal. Pero recibo algunos términos para los que no puedo encontrar un componente adecuado =/

Por ejemplo, durante el intervalo de tiempo de carga, la corriente fluirá tanto a través de la inductancia magnetizante como a través del secundario del transformador para que C1 se cargue. Por lo tanto, las corrientes en el lado primario y secundario dependerán del voltaje de Vg y C1. Pero dado que las ecuaciones para la corriente de entrada y la corriente a través de C1 son ecuaciones de nodo, estos términos aparecerán como fuentes de corriente en los circuitos para Ig e Ic1.
¿Qué puedo hacer aquí? ¿Debo mantener 2 fuentes de corriente dependientes en el diagrama o, de hecho, hay un componente que describe correctamente el acoplamiento entre los circuitos?

Además, dado que Vg está cargado por la resistencia secundaria, su corriente ig dependerá de Vg. Esto suele suceder en la ecuación del bucle del inductor y, en ese caso, ese término se identifica como una resistencia. Pero en este caso, el término aparece en una ecuación de corriente de nodo en la que no puedo colocar una resistencia. Una opción es representar el término con una fuente actual dependiente, pero espero que haya una solución más elegante.

Cualquier ayuda o idea sobre cómo llegar a un circuito equivalente de CA adecuado es muy apreciada.

Logré resolver los dos problemas mencionados en la primera publicación. 1, esto no debería suponer ningún problema. Es bastante lógico que el voltaje sobre C1 afecte la corriente de entrada y que el voltaje de entrada afecte la corriente de carga de C1. Esto corresponde a la acción de un girador. Desafortunadamente, la dirección de la corriente prohíbe esto... 2, Esto no tiene sentido, por supuesto, este término corresponde a una resistencia tradicional en paralelo con C1.
El circuito promediado se volvió demasiado complicado para realizar un análisis de CC o CA. En cambio, he cambiado mi enfoque al modelado de interruptores PWM. Es bastante sencillo empujar la inductancia magnetizante a través del transformador ideal y luego dejar que la resistencia primaria y el interruptor sigan. El FET S y el diodo D2 se pueden identificar como una celda de conmutación PWM clásica. Pero, ¿qué puedo hacer con D3 que solo conduce durante DT? Y la corriente que cambió no es inductiva, lo que parece ser el caso cada vez que el modelo de interruptor PWM se usa en otro lugar =/

Respuestas (1)

No estoy completamente seguro de lo que quiere lograr aquí. Lo único útil que se me ocurre que puede simular en un SMPS usando un análisis de CA es la transferencia (linealizada) del bucle de regulación. Por lo tanto, podría realizar un análisis de estabilidad, por ejemplo, hacer un diagrama de Bode de la ganancia de bucle y la fase.

Veo que tienes un NMOS en tu circuito. ¡Espero que se dé cuenta de que no puede simular el comportamiento de ese NMOS ya que funciona en un SMPS con un análisis de CA !

También hay diodos allí, espero que entienda que los diodos se linealizan en un análisis de CA. Esto significa que no se rectifican en un análisis AC .

Creo que lo que está buscando es la simulación TRAN (sient), que es una simulación de tiempo. En 9999 de 10000 casos, los diseñadores utilizan un análisis transitorio para evaluar un SMPS.

Un análisis de CA solo se puede usar en un modelo derivado del SMPS, que debe hacer usted mismo, ya que el SMPS funciona como un circuito de señal grande . Para la mayoría de los circuitos de señal grandes, un análisis de CA es completamente inútil a menos que haga su propio modelo y evalúe un comportamiento lineal como ganancia de bucle, etc.

Tenga en cuenta que el análisis de CA es un análisis de señal pequeña , es para amplificadores, etc.

Muchas gracias por la respuesta. Sin embargo, mi pregunta no es sobre el análisis de CA en SPICE. Lo que necesito hacer es desarrollar un modelo de CA (consulte el capítulo 7 "Fundamentos de la electrónica de potencia") para derivar analíticamente cómo responde el circuito a las variaciones en las señales de entrada, por ejemplo, la relación de trabajo y el voltaje de entrada.
Todavía puede hacer eso, pero solo si representa , por ejemplo, el ciclo de trabajo con un voltaje de CA. Como 50 V CA = ciclo de trabajo del 50 %. Siempre que las relaciones sean lineales, puede usar un análisis/modelo AC para simularlas. Utilizo este método para analizar el comportamiento de PLL. No veo por qué no funcionaría también para un SMPS.
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