0 引言
传统的电源多为模拟控制，模拟控制技术已经相当成熟。模拟控制存在很多固有的缺点：①控制电路的元器件比较多，电路复杂，所占体积较大；②灵活性不够，硬件电路设计好了，控制策略就无法改变；③不便于调试，由于所采用器件特性的差异，致使电源的一致性较差，且模拟器件工作点的漂移导致系统参数的漂移。模拟方式很难采用一些先进的控制方法，所以电源的数字化控制是发展的趋势。
在UPS中，经常用Push-Pull电路实现charger的功能，用IC3525芯片实现升压控制功能。在Push-Pull控制中，IC3525的外围补偿电路较为麻烦，且在电池电压、市电、负载等外界条件变化时，会导致整机效率、Bus电压等的变化。
假如采用软件来实现IC3525的闭环控制功能，不仅使Bus电压具有更好的可移植性和可调性，还可望得到较高的整机效率及简单的Push-Pull升压电路。
1 IC3525的工作原理[1]
IC3525实现PWM输出脉宽调节的控制原理框图，如下图1所示。
其中Vea为Bus经分压后与IC3525 PIN2的+5V基准电压比较，产生的误差放大信号。Vea与一幅值为5V、频率为100kHz的三角波比较后，输出Vpwm , Vpwm与IC3525内部100kHz的Clock、触发器的输出信号等同时经一个或非门，产生用于控制Push-Pull脉宽的PWMA、PWMB。其中Vpwm与Clock信号决定了PWMA、PWMB的死区时间，保证PWMA、PWMB不能同时为高电平。具体脉宽的调节见图2。
由图2可知，当Bus电压升高时，Vea变低，Vpwm脉宽变大，即死区时间变长，则PWMA、PWMB脉宽变窄，Bus电压回落。反之亦然。即系统能在由于各种外界条件变化（如瞬投负载、电池电压变化等）而引起Bus电压变化时进行调节，使其最终维持在设定的恒值上。
2 模型的建立[2]
以某UPS的changer为实验载体，其IC 3525升压部分为一个闭环控制系统，见图3。其最终目的是保持Bus电压在不同条件下保持稳定，Bus电压的调整，可通过Bus电压的误差参考信号电位的调整来实现。误差参考电压给定后，闭环系统就可使Bus电压保持在设定值上。当负载或电池电压等变动（即存在系统扰动）引起Bus电压瞬间变化时，Bus的反馈电压相应变化，产生脉宽可调的Push-Pull信号。Bus升压的原理图如图3所示(死区产生电路从略)：其中Vsp到VBus间为一由电容、电阻、电感组成的二阶系统，其传递函数可写成：
{$page$}
{$page$}
4 系统仿真[4] [5]
系统传递函数的阶次、增益等参数不同，系统的输出如调节时间、响应速度、超调量、稳定性等也将不同。所以，需要小心调整系统的各个参数，使系统在各种条件下都能满足要求。根据以上推导出的系统传递函数及Push-Pull电路，建立MATLAB仿真模型。
在Z域的仿真：因CPU对连续信号要进行采样处理，所以必须将上述连续系统离散化，如此CPU便能根据每次的采样值进行判断，达到控制的目的。离散时，不是直接将传递函数从S域变换到Z域即可，而是要加入采样器、保持器。这里涉及到两个问题：一是采样周期Tpick的选择，根据香农定理，如果连续输入信号e(t)具有有限带宽，且有直到wh(rad/s)的频率分量，则Tpick≤Π/wh时，采样信号便可大致描述输入的连续信号e(t)，故可取Bus电压的采样周期Tpick=500μs。二是保持器的选择，其作用是解决各采样点间的插值问题，这里采用零阶保持器,它把前一采样时刻nT的采样值一直保持到下一采样时刻（n+1）T到来之前，即使采样信号变成阶梯信号，其传递函数 。确定了采样周期与保持器，便可对连续信号离散化。离散后的系统模型见图6，在与上述同样条件测得离散化后的Bus电压波形，见图7。
上图中电阻改为长方形，电容改为平行直线，电感改为曲折状，二极管中间通直线
5 结论
⑴ 由仿真的Bus电压波形可知，从仿真结果即Bus电压的稳定性、响应速度等方面看，系统符合要求，Push-Pull电路IC3525控制的数字化是可行的。
⑵ 由于仿真时所接的负载为纯阻性，且存在实际电路与理想模型间的差异，无法仿真出实际系统的诸多情况，如瞬态响应、对整机效率的影响等。具体参数需在实际系统中，通过调整软件参数来验证并修正。
参考文献
[1]Motorola, Inc. SG3525A data sheet Rev 2，1996.
[2]徐德鸿.电力电子系统建模及控制[M]. 第一版，北京，机械工业出版社，2006.
[3]于海生等.微型计算机控制技术[M].第二版，北京，清华大学出版社，2009.
[4]洪乃刚.电力电子和电力拖动控制系统的MATLAB仿真[M].第一版，北京，机械工业出版社，2005.
[5]胡寿松. 自动控制原理[M].第六版，北京，科学出版社，2013.
作者简介：
张常玉，1980年，男，硕士，任职于上海贝尔股份有限公司，研发工程师，主要研究方向为：通信高效率电源。
