1. 项目概述：正激式小功率开关电路的仿真需求
正激式开关电源作为中小功率场景的主流拓扑结构，在工业控制、消费电子等领域应用广泛。本次仿真实验聚焦于开环与电压闭环两种工作模式的性能对比，通过Matlab/Simulink搭建完整的电路模型，重点观察输出电压的动态响应、稳态精度等关键指标差异。
对于电源工程师而言，掌握闭环控制设计是提升系统可靠性的必修课。传统开环电路虽然结构简单，但无法应对输入电压波动和负载变化带来的影响。而引入电压闭环后，通过误差放大和PWM调制可实现自动调节，这正是现代开关电源设计的核心思想。
2. 仿真模型构建与参数设定
2.1 正激变换器主电路建模
主电路采用典型单管正激拓扑，包含以下核心元件：
- 输入直流源：24V（模拟工业常用电压等级）
- MOSFET开关管：IRF540N（导通电阻44mΩ，适合中小电流场景）
- 高频变压器：变比1:1.5（原边电感量500μH，漏感控制在5%以内）
- 输出整流二极管：肖特基MBR20100（降低导通损耗）
- LC滤波器：L=100μH（ESR<50mΩ），C=470μF（低ESR电解电容）
关键细节：变压器模型需启用饱和特性设置，磁芯参数选择TDK PC40材质，饱和磁通密度设为390mT。
2.2 PWM控制模块实现
开环模式采用固定占空比驱动：
matlab复制DutyCycle = 0.4; % 对应理论输出电压14.4V
PWM = (Carrier > DutyCycle); % 与三角载波比较
闭环模式使用PI调节器：
matlab复制Kp = 0.05; % 比例系数经过扫频法优化
Ki = 200; % 积分系数抑制稳态误差
Error = Vref - Vout_actual; % 15V设定值
DutyCycle = Kp*Error + Ki*integral(Error);
3. 开环与闭环性能对比分析
3.1 负载阶跃响应测试
设置负载从50%突增至100%：
- 开环系统：输出电压跌落达12.8V（14.6%偏差），恢复时间超过10ms
- 闭环系统：最大跌落仅14.2V（5.3%偏差），2ms内恢复稳定
![负载瞬态响应波形对比](波形图示意：闭环系统呈现明显更小