【脉宽调制DCDC功率变换学习笔记009】DCDC功率变换器建模

小信号模型是线性时不变电路模型可以直接应用于所有标准电路的分析技术。为了便于建模将变换器分为三个功能块功率级、PWM模块和电压反馈电路。首先使用各种建模技术将每个功能块转换成相应的小信号模型。三个功能块的小信号模型后来合并以产生用于闭环控制PWM变换器的完整的小信号模型。1、功率级建模图5.2说明了功率级建模的过程。平均技术首先应用于时变功率级动态特性。该方法提供了消除时间方差的平均模型。然而在平均过程中电路变量之间的某些非线性关系出现在平均模型中。因此平均模型是时不变非线性模型。平均模型描述了平均时域功率级动态特性。其次调用线性化来处理平均过程中产生的非线性关系。线性化是在小信号假设下将电路变量与线性描述之间的非线性关系近似的过程。因此线性化产生线性时不变小信号模型。该模型描述了在小信号激发下的平均时域动态特性。最后时域小信号模型被转换为频域或s域的小信号模型提供功率级动态的传递函数。所得到的传递函数包括所有标准的s域分析技术并表征了功率级的频域小信号动态特性。2、PWM模块建模在DC-DC变换器中采用PWM技术是典型的非线性操作。PWM模块从电压反馈电路接收输入信号并产生开关驱动信号作为输出。当PWM模块的输人是连续的模拟信号输出是周期脉冲波形其周期脉冲宽度由输入信号调制。假设输入信号在PWM模块的输出周期内变化很小且缓慢则可以通过线性表达式近似该高度非线性的功能。因为大多数DC-DC变换器满足这一假定所以在PWM模块的输入和输出信号之间存在简单的线性关系。该线性关系是PWM模块的小信号增益称为PWM增益或调制器增益。3、电压反馈电路和PWM变换器的小信号模型电压反馈电路是一种线性时不变电路可以使用标准电路分析技术轻松转换为小信号模型。现在可以通过合并功率级、PWM模块和电压反馈电路的小信号模型来构建 DC-DC变换器的完整小信号模型。所得到的小信号模型使得我们能够使用传统的 s域分析技术来开展非线性时变DC-DC变换器的动态分析。