同步整流buck型dc

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1、同步整流BUCK型DC内容加载中...lunBen-Yaakov开关电感模型概念的基础上，根据DC-DC模块TPS54310的实际工作原理，建立适用于SPICE软件的等效电路模型，从而可以方便地对TPS54310进行直流分析、小信号分析以及闭环大信号瞬态分析。模型的准确性在所建模型的SPICE仿真结果与TI公司提供的专用设计软件Siddlebrook的理论进行500)this.style.ouseg(this)">（图1）TPS54310内部电路框图主电路模型的构建主电路模型包括开关电感SIM模型、占空比发生器DCG以及损耗发生器模型三部分

2、。1.开关电感SIM模型仔细研究经典P开关转换器的电路拓扑（buck，boost,buck-boost），可以发现它们均包含一个非线性模块，即用来储能的可开关的电感，见（图2）。因为变换器的系统带宽要小于开关频率，因此可以把这个非线性模块作平均处理，然后用与SPICE兼容的等效电路代替，就可以得到P开关转换器的平均SPICE模型。这个低频的或者平均的等效电路见（图3），用SPICE中的非线性独立源构成。EL代表储能电感L两端的平均电压。500)this.style.ouseg(this)">(1)流过开关电感各端口的平均电流如下：500)t

3、his.style.ouseg(this)">（2a）IL代表流过储能电感L的平均电流500)this.style.ouseg(this)">（图3）开关电感模型500)this.style.ouseg(this)">（图2）开关电感500)this.style.ouseg(this)">（1）式和（2a）~（2c）式的关系适用于CCM连续电感电流和DCM不连续电感电流两种工作模式。2.占空比发生器DCGTPS54310内部采用电压模式的脉宽调制器，P比较器把误差放大器输出的控制电压与振荡器产生的锯齿波电压进行比较以产生所需的接通占空比DO

4、N，如（图4）所示。查TPS54310数据手册中的关键特性参数表可得，VL=0.75V，VH=1.75V，所以500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">（图4）500)this.style.ouseg(this)">（图5）对应（3）式的等效模型见（图5），X1是增益为1的增益宏模型，可从ICAP4的模型库里直接调用。断开占空比DOFF的产生比较复杂，分为下面两种情况：DCM模式500)this.style.ouseg(this)">CCM模式500)this.style

5、.ouseg(this)">对应（4）式和（5）式的等效模型见（图6）。其中，非线性独立电压源EDOFF对应（4）式500)this.style.ouseg(this)">（图6）中的DOFF,EMAX对应（5）式中的DOFF。在DCM模式下，DOFF<1-DON，因此理想二极管D2截止，则500)this.style.ouseg(this)">在CCM模式下，DOFF≥1-DON，理想二极管D2导通，这时，500)this.style.ouseg(this)">可以看出，DOFF发生器模型在DC-DC转换器进入CCM模式和DCM模式

6、时是自适应的，在仿真过程中无需人工切换。理想二极管D1的作用是确保DOFF不小于0。3.损耗发生器模型TPS54310DC-DC转换器的损耗主要有三部分：整流损耗、高频开关损耗和储能电感的平均欧姆损耗。整流损耗模型用一个非线性独立电流源和TPS54310内部的同步整流管模型构成；高频开关损耗模型用一个非线性独立电流源和TPS54310内部的高频开关管的导通电阻构成；储能电感的平均欧姆损耗模型用一个非线性独立电流源和TPS54310外接储能电感的欧姆电阻构成。误差放大器宏模型的构建误差放大器的电路级模型厂家一般不公布，这里根据TPS54310

7、的数据手册，建立误差放大器的性能模型。由于性能模型采用黑箱模拟，因而降低了模型的复杂度，同时获得了更高的仿真效率。建立TPS54310误差放大器的性能模型需要下面6个主要参数：1.直流开环增益：120dB或1000000{GAIN}2.第一极点：3.75Hz{POLE}3.最大输出电压：1.75V{VHIGH}4.最小输出电压：0.75V{VLOod，可以快速地建立同步整流管模型，如下：.MODELD_SYNCD(IS=3.99MRS=2.8MN=1CJO=10PVJ=0.75M=0.333TT=1.0N)。（图9）是仿真的同步整流管模型I

8、-V特性曲线。可以看出，当电流为3A时，正向电压降为0.18V。这个结果与TPS54310的同步整流管在3A时的压降3*0.059=0.177V是吻合的。最终建立的TPS5431