CCM模式Boost開關變換器的非線性建模和仿真

DC-DC開關源具有高效率、高可靠性等優點,但由于PWM開關變換器是強非線性時變電路,要準確找到其解析解相當困難。找到合適的模型進行仿真,對DC-DC開關電源的設計具有重要的作用。

本文以開關元件平均模型法為基礎,同時運用了時間平均等效電路法、能量守恒法,研究了Boost變換器。在考慮功率MOSFET管導通電阻、二極管正向壓降和導通電阻、電感的等效串聯電阻、電容的等效串聯電阻、電感電流紋波的非理想的情況下,研究基本變換器在連續工作模式(CCM)下的電路平均模型,導出傳遞函數,進行穩態和動態小信號特性分析。應用Matlab進行仿真和研究。

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所得到的等效電路。其中,功率開關MOSFET等效為理想開關和導通電阻Ron的串聯,二極管等效為理想開關、正向壓降VF、導通電阻RF 的串聯, RL 、Rc 分別是電感、電容的等效串聯電阻( ESR)。令開關S的開關周期為Ts ,導通時間為Ton ,則占空比D =Ton / Ts。可以依次建立Boost變換器的大信號模型和小信號模型。

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