【摘 要】
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DC-DC变换器的建模是开关电源的基础,对开关电源的设计和分析具有重要的意义。初期开关变换器的建模主要是论证设计的可行性,本文介绍了一种简单的理想变换器建模方法,并以理想B
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DC-DC变换器的建模是开关电源的基础,对开关电源的设计和分析具有重要的意义。初期开关变换器的建模主要是论证设计的可行性,本文介绍了一种简单的理想变换器建模方法,并以理想Boost为例,阐明了整个建模过程。但实际DC-DC变换器建模必须考虑器件的寄生参数和电感纹波的影响。又以非理想Boost变换器为例,运用能量守恒定律将非理想因素理想化,再利用开关网络平均法建立系统模型,并结合仿真图进行稳态和动态小信号分析,验证了模型的正确性。 在得到模型的基础上,研究峰值电流模式非理性Boost变换器完整系统的建模方法。介绍了斜坡补偿在峰值电流模式中当占空比D>0.5时的必要性,推导出包含电感电流峰值采样信息的误差电压到占空比的传递函数。得出该增益要么有个左半平面极点,要么有个右半平面极点,但当在右半平面时,电流内环是不稳定的结论。在此基础上,建立包括电压外环和峰值电流控制器在内的CCM模式下非理想Boost完整交流小信号模型。 介绍了自适应电压定位(Adaptive Voltage Positioning,AVP)技术的原理,通过环路分析得出,Boost变换器与Buck变换器在AVP控制技术上的最大区别就是右半平面零点(RHP)的存在对电路性能的限制,这会严重影响AVP技术的性能,尤其是在系统重载时。本文采用一种自适应下拉电阻技术(Adaptive DroopResistance,ADR)。在系统重载,右半平面零点靠近左半平面零点时,通过改变下拉电阻的阻值,使得输出阻抗仍然恒定,保证了AVP控制技术在一个较宽的负载范围内有效运行。而且当负载电流增大,右半平面零点向低频靠近时,ADR技术还能大大改善系统的稳定性。
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