带补偿网络的Buck变换器小信号模型.pdf

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1、<电气开关>(2011．No．3)文章编号：1004—289X(2011)03—0040—04带补偿网络的Buck变换器小信号模型曹雪，乔科佳，付光杰(1．东北石油大学秦皇岛分院电气信息工程系，河北省秦皇岛066004；2．大连华瑞重工焦炉设备有限公司，辽宁大连116013；3．东北石油大学电气信息工程学院，黑龙江大庆163318)摘要：Or对典型的Buck变换器，采用状态空间平均法建立了主电路的小信号模型，计算出降压开关电源功率级的主要传递函数，建立起适用于该系统的完整的框图．在此基础上，针对线性反馈

2、控制的Buck变换器，讨论了传统线性反馈控制对开关电源性能的影响。最后，通过OrCAD的建模，分析并完成系统设计。关键词：Buck变换器；小信号；补偿网络；OrCAD中图分类号：TN624文献标识码：BTheSmallSignalModelofBuckConverterwithCompensatingNetworkCAOXue，QIAOKe-jia，FUCuang-jie(1．ElectricalInformationEngineeringDep．ofQinhuangdaoBranchCollege，N

3、orthestOilUniversity，Qin—huangdao266004，China；2．DalianHuaruiHeavyIndustryCokeOvernCo．，Dalian116013，China；3．ElectricalInformationEngineeringCollegeofNorthestOilUniversity，Daqing163318，China)Abstract：ForthetypicalBuckconverter，astatespaceaveragemethodisado

4、ptedtomakeasmallsignalmodelofthemaincircuit，calculatingthemaintransfunctionofthedroppingswitchpowersupplypowerlevelandtobuildacompleteblockdiagramthatiSsuitableforthesystem．FortheBuckconve~erofthelinearfeedbackcon~olonthebasisofthis．theefectoftraditional

5、linear~edbackcontrolonswitchingpowersupplyperformanceisdiscussed．Finally，byOrCADmodelingthesystemdesignhasbeenanalyzedandcompleted．Keywords：Buckconverter；smallsignal；compensationnetwork；OrCAD1引言开关电源的效率、控制精度逐步提高，导致控制方式日趋复杂。对于采用双闭环控制的电流型开关电源，设计一个稳定的系统变得相对困

6、难。为兼顾开关踊暑衄‘电源在稳定性、快速性和稳态精度等方面的要求，必须对系统的数学模型进行详尽的分析和设计。主要研究采用平均电流模式的PWM控制技术，探讨如何建立能方便进行分析、设计的系统模型，以及如何设计一个能稳定工作，并保持足够快的动态响应性能的PWM降压开关电源。提出适用于采用平均电流控制模式的=PWM降压开关电源系统的复频域模型。[纂]=[二妻]【】+[]c·2Buck变换器的分段拓扑y=_【Buck变换器一个周期中的工作状态可用两个非<电气开关)(2011．No．3】4l式中，a、多、分别为对

7、应的扰动量=【】=一6=【。1／R】。式(11)、(12)描述有扰动以后变换器动态行为的=状态方程。显然，这是一个非线性方程，因为此方程中[萋]=[二]【】c4，存在和项。(3)线性化为了获得描述变换器动态行为的线性状态方程，，，=【㈣引入四个假定，即假定扰动信号比其稳态量小得多，称为小信号假定，亦即《1，吾《l，专《1，号《1(13)由式(13)可知，二阶微小量，。可以忽略，则dx=++【(A一As)+(6t—b2)。】a(14)f=Ax+6I／B多=C；+(C—c~)xa(15){【(7)YCTX上

8、式即为变换器在小信号扰动式的状态空间平均方程，它是一个线性非时变方程。由此方程可以求得变换器得动态小信号特性其频域形式为：fi,。=G。+Gd【=Gi。。+Gida其中：G——一，G—一A=兰LC。s+L+1LC‘s+L+1G_—1D2·(s+志)sz++G1·D)·+警+4Buck变换器等效模型虽然上述数学模型较好地描述了连续导电模式下X=一A～by．Y=一CAby．(9)两状态开关网络的稳态和动态低频信号特性，但是等效电路模型可以更形象