CCM模式Boost开关变换器的非线性建模和仿真

DC-DC开关源具有高效率、高可靠性等优点,但由于PWM开关变换器是强非线性时变电路,要准确找到其解析解相当困难。找到合适的模型进行仿真,对DC-DC开关电源的设计具有重要的作用。

本文以开关元件平均模型法为基础,同时运用了时间平均等效电路法、能量守恒法,研究了Boost变换器。在考虑功率MOSFET管导通电阻、二极管正向压降和导通电阻、电感的等效串联电阻、电容的等效串联电阻、电感电流纹波的非理想的情况下,研究基本变换器在连续工作模式(CCM)下的电路平均模型,导出传递函数,进行稳态和动态小信号特性分析。应用Matlab进行仿真和研究。

1　CCM下非理想Boost变换器建模

图1所示为Boost变换器,图2为考虑变换器寄生参数所得到的等效电路。其中,功率开关MOSFET等效为理想开关和导通电阻Ron的串联,二极管等效为理想开关、正向压降VF、导通电阻RF 的串联, RL 、Rc 分别是电感、电容的等效串联电阻( ESR)。令开关S的开关周期为Ts ,导通时间为Ton ,则占空比D =Ton / Ts。可以依次建立Boost变换器的大信号模型和小信号模型。

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