CCM模式Boost開關(guān)變換器的非線性建模和仿真

DC-DC開關(guān)源具有高效率、高可靠性等優(yōu)點(diǎn),但由于PWM開關(guān)變換器是強(qiáng)非線性時(shí)變電路,要準(zhǔn)確找到其解析解相當(dāng)困難。找到合適的模型進(jìn)行仿真,對(duì)DC-DC開關(guān)電源的設(shè)計(jì)具有重要的作用。

本文以開關(guān)元件平均模型法為基礎(chǔ),同時(shí)運(yùn)用了時(shí)間平均等效電路法、能量守恒法,研究了Boost變換器。在考慮功率MOSFET管導(dǎo)通電阻、二極管正向壓降和導(dǎo)通電阻、電感的等效串聯(lián)電阻、電容的等效串聯(lián)電阻、電感電流紋波的非理想的情況下,研究基本變換器在連續(xù)工作模式(CCM)下的電路平均模型,導(dǎo)出傳遞函數(shù),進(jìn)行穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)小信號(hào)特性分析。應(yīng)用Matlab進(jìn)行仿真和研究。

1　CCM下非理想Boost變換器建模

圖1所示為Boost變換器,圖2為考慮變換器寄生參數(shù)所得到的等效電路。其中,功率開關(guān)MOSFET等效為理想開關(guān)和導(dǎo)通電阻Ron的串聯(lián),二極管等效為理想開關(guān)、正向壓降VF、導(dǎo)通電阻RF 的串聯(lián), RL 、Rc 分別是電感、電容的等效串聯(lián)電阻( ESR)。令開關(guān)S的開關(guān)周期為Ts ,導(dǎo)通時(shí)間為Ton ,則占空比D =Ton / Ts。可以依次建立Boost變換器的大信號(hào)模型和小信號(hào)模型。

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