恒定导通时问控制二次型Buck变换器分析.pdf

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1、第46卷第7期电力电子技术Vo1．46，No．72012年7月PowerElectronicsJuly2012恒定导通时问控制二次型Buck变换器分析董政，王金平，杨平，许建平(西南交通大学，电气工程学院，四川成都610031)摘要：分析了二次型Buck变换器的工作原理，研究了恒定导通时间(COT)控制二次型Buck变换器的实现过程，揭示了输出电容等效串联电阻对控制性能的影响。并给出了COT控制二次型Buck变换器发生脉冲簇发现象的临界输出电容等效串联电阻值。研究结果表明，当输出电容等效串联电阻小于临界值时，出现脉冲簇发现象，导致输出电压纹波增大；当输出电

2、容等效串联电阻大于临界值时，脉冲簇发现象消失，电路正常工作。最后，通过仿真和实验验证了理论分析的正确性。关键词：变换器；恒定导通时间控制；脉冲簇发；等效串联电阻中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：1000一IOOX(2012)07—0031-03AnalysisofConstantOn．timeControiledQuadraticBuckConverterDONGZheng，WANGJin—ping，YANGPing，XUJian—ping(SouthwestJiaotongUnwers，thell,gdu610031，China)Abstrac

3、t：TheworkingprincipleofquadraticBuckconverterisstudied．Constanton-time(COT)controlledquadraticBuckconve~erisanalyzed．TheefectoftheoutputcapacitorequivalentseriesresistanceonthecontrolperformanceofCOTcontrolledquadraticBuckconverterisrevealed．Thecriticalvalueoftheoutputcapacitorequ

4、ivalentseriesre-sistancecausingpulseburstingisgiven．Theresultsshowthatifthevalueoftheequivalentseriesresistanceislessthanthecriticalvalue，thepulsebu~tingOccursandtherippleofoutputvoltageincreases．Ifthevalueoftheequiva—lentseriesresistanceislargerthanthecriticalvalue，thepulsebumtin

5、gdisappearsandthecircuitcanworkwel1．Atlast，thecoiTectnessoftheoreticalanalysisisvalidatedbysimulationandexperimentalresults．Keywords：conve~er；constanton—timecontrol；pulsebursting；equivalentseriesresistanceFoundationProject：SupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No．5117

6、7140)1引言变换器在每一个开关周期内导通恒定时间．通过控制开关管的导通时刻。调整开关变换器的输出近年来，分布式电源系统得到广泛应用，汽车电压【6]。与平均电流控制和峰值电流控制相比，COT供电系统和光电系统等应用场合对开关DC／DC控制具有控制电路结构简单。响应速度快，无需斜变换器的输入电压范围提出了越来越高的要求【。坡补偿与PI调节器等优点【。二次型DC／DC变换器仅使用一个开关管即可实此处分析了二次型Buck变换器的工作原理．现与占空比成平方关系的直流电压传输比，拓宽研究了输出电容等效串联电阻对COT控制二次了开关DC／DC变换器输入电压的变化范围

7、。因而型Buck变换器性能的影响。给出了该变换器发生得到了广泛关注I31。脉冲簇发现象的临界输出电容等效串联电阻值。文献[4]研究了平均电流控制二次型DC／DC仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。变换器．提高了该变换器的电流控制精度和抗干扰能力，但它需要两个PI调节器，控制环路复杂。2二次型Buck变换器分析文献【5]研究了峰值电流控制二次型DC／DC变换二次型Buck变换器如图1所示．它是由电感器，它只需要一个PI调节器，虽提高了瞬态响应L。和、电容C和c2、开关管VS和二极管VD。～速度，但需要额外的斜坡补偿电路。COT控制开关VD，组成的四阶电路【

8、。为简化分析，假设：①所有开关管、二极管和电感均为理想元件；②开关