DCM模式Boost开关变换器的非线性全阶建模和仿真

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1、第32卷第2期电子器件Vo1．32No．22009年4月al-meseJournalOfElectronDevicesApr．2009Full-Or~rNonlinearModelsandSimulationofBoostConvertersOperatinginDCMCHENGXin，XIEG-uang-jun(DPmtofAppliedPhysics，HefeiUniversityofTech0logy，Hefei230009，China)Abstract：VariousaspectsofaveragedmodellingofI3(3-I3(3Boostconvertersoperat

2、inginthediscontinuousconductionmode(DCM)arestudie&Thispaperpresentsanewapproachforgeneratingthestate-spaceaverage-valuemode1．Intheproposedmethodology，adutyratioconstraintandamodificationmatrixwhichlcadtoafull-ordernonlinearmodelareextracted．Theparasiticeffectsofcircuitelementsarereallyinclud—edbas

3、edonstate-spaceaveraging．ThetransientresponseandopenlooptransferfunctionsoftheproposedmodelaresimulatedinSimulink．Numericalanalysesandexperimentalmeasurementsconfirmthatthenewmodelsaremoreaccuratethanpreviousmodels．．Keywords：discontinuousconductionmode；Boostconverters；state-spaceaveraging(SSA)；dut

4、yratiocon—straintDCM模式Boost开关变换器的非线性全阶建模和仿真*程心，解光军(合肥工业大学应用物理系，合肥230009)摘要：提出了一种工作在断续电感电流模式下的IX-IX；Boost(升压)变换器模型。在经典状态空间平均法基础上运用占空比限制和系数修正矩阵加以改进，并考虑寄生参数的影响，推导出状态方程，建立其非线性全阶模型，对瞬态响应和开环传递函数进行仿真，结果较已报道文献，直观、物理意义明确、精度更高。关键词：断续电流模式；Boost变换器；状态空间平均法；占空比限制中图分类号：，IM452文献标识码：A文章编号：1o05-949O(2oo9)O2讲6O_03与

5、连续电流模式(CCM)相比，断续电流模式变换器建模是必要的。(DCM)存在一个电感电流为零的子区间，其整个周与CCM相比，DCM中额外的约束关系使其建期内的平均电感电流较小，因此工作于DCM的模过程更加复杂，对模型精确度的要求也更高。针DC-DC开关变换器被广泛地应用于负载电流小的对DCM变换器的建模研究已有很多成果[1{]，大致轻载情况下。而负载电流大的满载情况下变换器处可以分为两大类：降阶模型和全阶模型。其中降阶于DCM则可以避免电感电流反向，从而提高能量模型[1]没有考虑电感电流的动态特性，因而无法准传递效率。此外，在小信号CCM模式工作下的确描述变换器的高频响应。文献[2—3]虽然

6、运用占Boost、Buck-Boost变换器的控制一输出传递函数中空比限制得到全阶模型，但没有考虑到寄生参数；文含有右半平面(RHP)零点，而RHP零点会严重影献[43利用能量守恒原理得到包含寄生参数的电路响闭环系统的稳定性。DCM则被认为是解决RHP平均法全阶模型；此外还有根据其他方法得到的全零点问题的一个可行性办法。因此，研究DCM的阶模型[7_8]。本文在文献[2]提出的占空比限制和系收稿日期：2008—11—07基金项目：安徽省优秀青年科技基金资助(06042086)作者简介：程~(1985一)，女，硕士研究生，研究方向为模拟集成电路设计；解光军(1970一)，男，博士，教授，研究

7、方向为集成电路设计、计算智能方法，~e8005@hfut．edu．an第2期程心，解光军：DCM模式Boost开关变换器的非线性全阶建模和仿真461数修正矩阵的基础上，从经典的状态空间平均法出2Boost变换器建模发，并考虑电路中寄生参数的影响，根据状态方程应用Matlab／Simulink进行建模及仿真。本文以图2所示的非理想Boost变换器为例进行建模。其中RfJ，R，R分别为电感、M0S管、二1占空比限制和系数修正