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PWM转换器的小信号平均电路模型

发布时间:2008/10/8 0:00:00 访问次数:1683

应用图1所示的三端pwm开关的小信号平均电路模型,可以很容易地得到buck转换器和boost转换器的小 信号平均电路模型。只要将图2所示的基本电路中的a、c、p三点之间,用三端pwm开关的小信号平均电路 模型置换,保留其余的线性时不变元件即可。在buck转换器中,c端的电流ic即电感电流il,而a、p之间 的电压uap则为额定输人电压ui(见图2)。在boost转换器中,c端的输入电流ic则等于-il(电感电 流负值),而a、p之间的电压uap则为输出电压负值-uo。

图1 三端pwm开关的小信号平均电路模型

图2 四种转换器基本电路及其三端pwm开关

  对于图3(a)所示的规范型开关单元中三端pwm开关的受控源模型,进行线性化处理,可以得到

图3 规范型开关单元中三端pwm开关的平均电路模型

  则图4(b)所示的规范型开关单元中三端pwm开关的小信号平均电路模型如图5(a)所示, 是完全用受控源模型表示的。a端为两个受控电流源并联,p端为两个受控电压源串联。

图4 规范型开关单元

  若将图5(a)中的各个受控源均除以d'u=1—du,则两个du,控制的受控源可以用变比为d'u ∶du,的理想变压器代替,得到兼有受控源和理想变压器的混合模型如图5(b)所示。注意到图4(a)是buck-boost和cuk转换器的基本组成部分,应用图5比较容易地得到这两种转换器的小信号平均电路模型,如图16和图7所示。只要将buck boost电路和cuk电路(见图2l(c)、(d))中a、c、p三点之间,用规范型


  图5 规范型开关单元中三端pwm开关的小信号平均电路模型


  图6 buck-bocet转换器的小信号平均电路模型

  pwm开关的小信号平均电路模型置换,保留其余线性时不变元件即可。在buck-boost转换器中,c端输出电流ic即电感电流il,而a、p之间电压uap,则为输人和输出电压之差ui-uo。在cuk转换器中,c端的输出电流ic,则为输人、输出滤波电感电流i和i1+i2,而a、p之间的电压uap则为耦合电容c1上的电压uc1。



  图7 cuk转换器的小信号平均电路模型

  pwm转换器运行于dcm模式的平均电路模型比较复杂。三端pwm开关建模法原则上可以推广到谐振转换器。对于准谐振转换器来说,需要另外建立三端zv开关、三端zc开关的平均电路模型,可以得到受控源和理想变压器两种模型。在形式上和三端pwm开关模型一样,只是受控源的控制参数或理想变压器的变比有所不同。

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应用图1所示的三端pwm开关的小信号平均电路模型,可以很容易地得到buck转换器和boost转换器的小 信号平均电路模型。只要将图2所示的基本电路中的a、c、p三点之间,用三端pwm开关的小信号平均电路 模型置换,保留其余的线性时不变元件即可。在buck转换器中,c端的电流ic即电感电流il,而a、p之间 的电压uap则为额定输人电压ui(见图2)。在boost转换器中,c端的输入电流ic则等于-il(电感电 流负值),而a、p之间的电压uap则为输出电压负值-uo。

图1 三端pwm开关的小信号平均电路模型

图2 四种转换器基本电路及其三端pwm开关

  对于图3(a)所示的规范型开关单元中三端pwm开关的受控源模型,进行线性化处理,可以得到

图3 规范型开关单元中三端pwm开关的平均电路模型

  则图4(b)所示的规范型开关单元中三端pwm开关的小信号平均电路模型如图5(a)所示, 是完全用受控源模型表示的。a端为两个受控电流源并联,p端为两个受控电压源串联。

图4 规范型开关单元

  若将图5(a)中的各个受控源均除以d'u=1—du,则两个du,控制的受控源可以用变比为d'u ∶du,的理想变压器代替,得到兼有受控源和理想变压器的混合模型如图5(b)所示。注意到图4(a)是buck-boost和cuk转换器的基本组成部分,应用图5比较容易地得到这两种转换器的小信号平均电路模型,如图16和图7所示。只要将buck boost电路和cuk电路(见图2l(c)、(d))中a、c、p三点之间,用规范型


  图5 规范型开关单元中三端pwm开关的小信号平均电路模型


  图6 buck-bocet转换器的小信号平均电路模型

  pwm开关的小信号平均电路模型置换,保留其余线性时不变元件即可。在buck-boost转换器中,c端输出电流ic即电感电流il,而a、p之间电压uap,则为输人和输出电压之差ui-uo。在cuk转换器中,c端的输出电流ic,则为输人、输出滤波电感电流i和i1+i2,而a、p之间的电压uap则为耦合电容c1上的电压uc1。



  图7 cuk转换器的小信号平均电路模型

  pwm转换器运行于dcm模式的平均电路模型比较复杂。三端pwm开关建模法原则上可以推广到谐振转换器。对于准谐振转换器来说,需要另外建立三端zv开关、三端zc开关的平均电路模型,可以得到受控源和理想变压器两种模型。在形式上和三端pwm开关模型一样,只是受控源的控制参数或理想变压器的变比有所不同。

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