电流环控制的降压pwm开关电源系统的建模分析

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1、电流环控制的降压PWM开关电源系统的建模分析

2、第1摘要：P500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">式中D表示系统稳定状态下的占空比，d为D的扰动量；各大写电压、电流符号表示稳态分量，小写电压、电流符号表示瞬态分量。由此导出开关级的线性等效电路如图2。500)this.style.ouseg(this)">2　降压开关电源的功率级的模型　　　　将开关级的线性等效电路嵌入P降压500)this.s

3、tyle.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">1）　稳态直流分析500)this.style.ouseg(this)">　　2）　求Mv令d＝0，得图3（c）。由Vcp（s）＝DVg（s）及次级侧的分压关系，列得：500)this.style.ouseg(this)">3）求Mri由图3（c），根据次级侧回路电压方程，有：IL(s).{LsRL//}[rc+(1/Cs)]=DVg(s)(5)500)this.style.ouseg(this)">4）　求Tpi500)thi

4、s.style.ouseg(this)">如图3（d），在次级侧，有：500)this.style.ouseg(this)">　　式（4）、（6）、（8）、（10）即为P降压开关电压系统的功率级的主要传递函数。应用叠加原理，并考虑v0和vg对占空比的前馈影响因子GO、GG［3］，可建立功率级的传递函数框图。3　系统实例分析　　　　采用平均电流控制的P降压开关电源系统结构如图4。控制电路包含两个负反馈环路：内环为由电流检测放大器、电流调节器、占空比调制器和功率级组成的电流控制环；外环则是包含了电阻分压器、误差放大器、电流

5、调节器、占空比调制器和功率级的电压控制环。本文综合控制电路复频域模型［3，4］（详见附录1），提出基于平均电流控制的P降压500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">电流环环路增益T1（s）定义为在复频域中，当电压环开路时，电流环的开环增益。因为采用双闭环控制，系统存在稳定性问题[5]，所以分析T1(s)对设定电流调节器的电路参数、以及综合平衡系统的稳定性和快速性有重要意义。由图5断开电压负反馈环，算得电流环环路增益500)this.style.ous

6、eg(this)">参照文献［3］提供的电路参数值，通过Matlab模型画出TI（s）的Bode图如图6所示。为验证本文提出的模型的准确性，文献［3］的理论结果也在图6中给出。4　结　论　　　　本模型能准确反映电流环环路增益的低频增益、截止频率和相位裕度。因为考虑了rc的影响，本文的结果更逼近实际情况。另外，由于功率级模型也采用了框图形式，各环节与实际电路结构对应更为明确，有利于系统的分析与设计。　　若移除图4中的电流调节器，令图5电流环中的GCL（s）＝1，并去掉电压环中的1＋GCL（s）环节，可得到采用峰值电流控制

7、的P降压开关电源系统的框图。　　准确的数学模型是进行系统分析与设计的必要工具，利用本模型和Matlab软件可以很方便地对系统进行分析、设计与调试。　　附录1　控制电路各环节传递函数［3，4］500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">