《电源系统的建模》ppt课件

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1、电源系统的建模V1.118八月20211数字电源设计技术交流概要18八月2021数字电源设计技术交流2★电源系统的拓扑和设计方法学电压控制模式转换器的建模电流编程控制器的建模其他模块的建模PWM，PFM建模PID控制器的模型谷底导通器的影响和建模输入滤波器的影响连续和离散电源环路模型电源系统框图18八月2021数字电源设计技术交流3恒压输出开关电源都是一个电压反馈系统，其基本框图如下：D表示PWM或PFM等控制器，产生控制信号，其输入为一个电压量，输出为占空比；G表示电源转换器，将输入能量传递到输出，其输入为占空比，输出为电压；K表示

2、采样输出后进行缩小的比例。DKG控制器和转换器设计18八月2021数字电源设计技术交流4从前面可以看到，开关电源实际上就是2个部件的设计：转换器：设计这部分主要的依据是能量传递，需要用到电和磁的知识。控制器：控制器是整个反馈环路的核心，影响了整个环路的性能，这部分设计的理论依据是自动控制理论。反馈系数K是一个常数，通常就是用电阻分压实现，没有什么优化余地。开关电源设计方法18八月2021数字电源设计技术交流5转换器建模环路小信号建模控制器设计环路大信号建模转换器设计转换器拓扑选择指标获取常用转换器拓扑18八月2021数字电源设计技术交

3、流6通常认为存在3种转换器拓扑：Buck：只能降压；Boost：只能升压；Buck-boost：既能降压，也能升压。Buck-boost实际上是将buck和boost串联得到的。...BuckBoostBuck-Boost三种基本转换器及其拓展18八月2021数字电源设计技术交流7根据这三种基本拓扑，可以衍生出其他类型：三种基本拓扑表面上区别在于电感的位置不同，但真正的区别在于开关导通和断开的两段时间内，输入和输出的状态。...BuckBoostBuck-Boost...Boost和Buck-Boost的区别18八月2021数字电源设

4、计技术交流8从表面上看，反激和抽头式和boost很像，但仔细分析可以发现，这两者实际上是buck-boost。Boost在开关导通时，输入给电感充能，开关断开后，电感和输入同时给输出提供能量；Buck-boost在开关导通时，输入给电感充能，开关断开后，只有电感给输出提供能量；现在观察反激和抽头式，可以发现在开关导通时，输入给电感充能，开关断开后，只有电感给输出提供能量。概要18八月2021数字电源设计技术交流9电源系统的拓扑和设计方法学★电压控制模式转换器的建模电流编程控制器的建模其他模块的建模PWM，PFM建模PID控制器的模型谷

5、底导通器的影响和建模输入滤波器的影响连续和离散电源环路模型理解转换器建模的含义18八月2021数字电源设计技术交流10因为控制器需要利用现象系统的相关理论进行设计，要求转换器也是一个线性系统，而转换器偏偏又不是一个线性系统，所以，必须将转换器进行线性等效，得到其线性等效模型。换句话说，转换器建模=建立转换器的线性时不变等效模型。转换器的建模原则18八月2021数字电源设计技术交流11转换器的非线性时变特征表现在如下方面：时变：在一个周期内转化器的行为是分阶段的，CCM模式分为2阶段，DCM模式分为3阶段；非线性：就算在一个阶段内，转换

6、器的行为也表现出非线性。因此，建模工作分为2步，第一步先进行平均化，将一个周期内多个阶段进行平均，等价到整个周期，列出平均后的系统方程，第二步对系统方程使用一阶近似，将其转为线性函数。平均化解决时变的问题，一阶近似解决非线性的问题。一阶近似的物理描述就是将信号处理成DC+AC的形式，将信号视为直流偏置+小信号。认识线性等效模型的局限性18八月2021数字电源设计技术交流12充分认识线性等效模型的局限性是有必要的：因为使用了一阶近似和DC分离的方法，线性等效模型只能用来分析小信号的情况，也就是解决稳定性，稳态误差之类的问题，大范围的阶跃

7、响应如果使用线性等效模型来分析，可能会有问题；输入的变化范围非常大的情况下，比如系统刚上电，开始建立的这个过程，不能用线性等效模型来分析，要设计好的上电过程，更多是依赖常识。线性等效模型还有一个误区就是被用来确定稳态，实际上稳态模型在平均化后，一阶近似前就得到了。建模方法列举18八月2021数字电源设计技术交流13对转换器建模的方法有很多，按照建模对象来分，有2类基本的方法，按照建模手段来分就多了，但这些手段更多是运用的数学工具上的区别。..对整个转换器建模只对开关网络建模两种模型的区别18八月2021数字电源设计技术交流14对整个转

8、换器建模和对开关网络建模得到的模型显然是不同的，这两种模型有哪些不同？两者最大的不同就是复杂度的不同，对整个转换器建模显然更复杂，但得到的模型会更简洁，而对开关网络建模则反过来，建模本身不复杂，但得到的模型会变复杂。另一