改进型交错式buck DC-DC变换器的补偿器的建模和仿真方法技术

一种改进型交错式buck DC/DC变换器的补偿器的建模和仿真方法，包括：步骤S1，对于给定的改进型交错式buck DC‑DC变换器，计算其开回路buck的开关电容C

【技术实现步骤摘要】
改进型交错式buckDC-DC变换器的补偿器的建模和仿真方法
本专利技术涉及交错式buckDC-DC变换器，尤其涉及一种改进型交错式buckDC-DC变换器的补偿器的建模和仿真方法。
技术介绍
现在的电路设计，很大程度上是通过一系列的仿真程序进行电路的仿真和调试，代替了之前通常在相应硬件实验室搭建具体的实体电路才能完成的实验，因而节省了实际硬件开发时间的难度。电源转换器为了维持输出电压的稳定，通常皆会使用误差放大器作为回授控制，以进行电路的调节，而欲使误差放大器能稳定的动作，电路则必须经过适当的补偿。但是，现有技术中交错式buckDC-DC变换器的补偿器尚未有一种很好的设计方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种改进型交错式buckDC-DC变换器的补偿器的建模和仿真方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用了以下技术措施：一种改进型交错式buckDC-DC变换器的补偿器的建模和仿真方法，包括以下步骤：步骤S1，对于给定的改进型交错式buckDC-DC变换器，计算其开回路buck的开关电容CB的电容值、电感L的电感值、等效电阻Resr的阻值和工作的四种模态下的占空比D；步骤S2，使用所述开回路buck的参数f0，fc，fz和fsw进行补偿器的建模：根据f0，fc，fz，fsw的大小顺序选择补偿器的类型，并绘制伯德图，其中，f0为系统固有频率，fc为补偿后系统工作频率，fz为截止频率，fsw为开关频率；步骤S3，根据适用的补偿器类型的公式计算出所述补偿器的电容和电阻的值；步骤S4，仿真，根据步骤S3中得到的所述补偿器的电容值和电阻值，并设置比较电压，产生相应的PWM来所述的改进型交错式buckDC-DC变换器的控制开关观察输出电压的波形是否在标准范围。进一步的，所述步骤S1中，所述开环buck的四个模态为：①S1导通，S2关断，②S1关断，S2关断，③S1关断，S2导通，，④S1关断，S2关断，所述四种模态下的占空比D的计算公式为：其中，S1、S2为开关，VCB为开关电容CB的电压，Vout为输出电压，IL为L的电流，Vdon为二极管开通期间输入电压Vin的电压，Rdson为二极管开通期间的电阻，rLF为电感的电阻。进一步的，所述步骤S1中，所述电感L的电感值：其中，Ts为开关导通时间，IL为电感的电流，D为占空比，Vout为输出电压，VCB为开关电容CB的电压，Vinmax为最大输入电压，Rdson为二极管开通期间的电阻，rLF为电感的电阻，ΔIL为电感上电流的差值。进一步的，所述步骤S1中，所述开关电容CB的电容值：其中，Ic为电容CB流过的电流，D为占空比，T为系统运行一个周期的时间，ΔVc为电容CB上电压的差值。进一步的，所述步骤S1中，所述开回路buck中的等效电阻Resr：其中，ΔVout为输出电压的差值，ΔIL为电感上电流的差值。进一步的，所述步骤S2中，所述开回路buck中的fc、fsw通过直接设置获得，所述开回路buck中的fz，f0通过以下公式求得：进一步的，所述步骤S2中，根据f0，fc，fz，fsw的大小顺序选择补偿器的类型，具体包括：(1)当fo＜fz＜fc＜0.5fsw且fz＜0.1fc，则补偿器的类型为极点-零点对补偿放大器单元，所述极点-零点对补偿放大器的传导函数为并设置fez＝fz；fep＝fsw；其中，fez为所述极点-零点对补偿放大器单元的零点的频率；fcp为所述极点-零点对补偿放大器单元的极点的频率；K为G(s)的放大系数；(2)当fo＜fz＜fc＜0.5fsw且fz＞0.1fc，则补偿器的类型为双极点-双零点补偿放大器单元，所述双击点-双零点补偿放大器单元的传导函数为并设置fz2＝fz1；fp1＝K·fc；fp2＝fp1；其中，fz1为所述双极点-双零点补偿放大器单元的第一零点的频率，fz2为所述双极点-双零点补偿放大器单元的第二零点的频率，fp1为所述双极点-双零点补偿放大器单元的第一极点的频率，fp2为所述双极点-双零点补偿放大器单元的第二极点的频率，K为G(s)的放大系数。进一步的，所述双极点-双零点补偿放大器单元包括电阻第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和放大器X1，C1和R2串联后和R1并联，跨接在所述双极点-双零点补偿放大器单元的输入和放大器X1的负输入端，C3和R3串联后和C2并联，跨接在放大器X1的输出端和负输入端之间，所述放大器X1的正输入端接参考电平，所述放大器X1的输出端为所述双极点-双零点补偿放大器单元的输出端；设置R1、K和Gain，通过如下公式计算获得：与现有技术相比较，本专利技术具有以下优点：提供了一种改进型交错式buckDC-DC变换器的补偿器电路的建模和仿真方法，可以通过简单的建模来迅速设计出改进型交错式buckDC-DC变换器所需要的补偿器，且设计出的电路对电源的补偿效果良好。附图说明图1是本专利技术实施例的交错式buckDC-DC变换器的补偿器的建模和仿真流程图；图2是本专利技术实施例的开回路buck的结构示意图；图3是本专利技术实施例的开回路buck的伯德图；图4是本专利技术实施例的开回路buck的四个模态下的电路原理图；图5是本专利技术实施例的闭回路buck的结构示意图；图6是本专利技术实施例的双极点-双零点补偿放大器单元的结构示意图；图7是本专利技术实施例的采用双极点-双零点补偿放大器单元的闭回路buck的伯德图；图8是本专利技术实施例的闭回路buck输出电压V0的波形。具体实施方式为进一步说明各实施例，本专利技术提供有附图。这些附图为本专利技术揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本专利技术的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。现结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步说明。图1为本专利技术提供的改进型交错式buckDC-DC变换器的补偿器的建模和仿真流程图。图2是本专利技术的开回路buck的结构示意图。其中S1、S2为开关管，D1、D2为续流二极管，L1、L2为蓄能电感，电感L1、L2的电感值相同，改进型交错式结构可以减小电流纹波，通过引入一个开关电容CB，使得电路具有高电压增益和低开关电压应力。交错式buckDC-DC变换器工作于电感电流连续导电模式(continuousconductionmode，CCM)下，开关管S1，S2采用移相控制方式且二者的驱动信号交错180°。为实现电路两相电感电流自动均流，开关管S1，S2的占空比应为0＜D＜0.5，则在一个开关周期内，电路有四种工作模态，依时间顺序分别为第一模态本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改进型交错式buck DC-DC变换器的补偿器的建模和仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤S1，对于给定的改进型交错式buck DC-DC变换器，计算其开回路buck的开关电容C

【技术特征摘要】
1.一种改进型交错式buckDC-DC变换器的补偿器的建模和仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，对于给定的改进型交错式buckDC-DC变换器，计算其开回路buck的开关电容CB的电容值、电感L的电感值、等效电阻Resr的阻值和工作的四种模态下的占空比D；
步骤S2，使用所述开回路buck的参数f0，fc，fz和fsw进行补偿器的建模：根据f0，fc，fz，fsw的大小顺序选择补偿器的类型，并绘制伯德图，其中，f0为系统固有频率，fc为补偿后系统工作频率，fz为截止频率，fsw为开关频率；
步骤S3，根据适用的补偿器类型的公式计算出所述补偿器的电容和电阻的值；
步骤S4，仿真，根据步骤S3中得到的所述补偿器的电容值和电阻值，并设置比较电压，产生相应的PWM来控制开关观察输出电压的波形是否在标准范围。


2.如权利要求1所述的建模和仿真方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述四种模态为：①S1导通，S2关断，②S1关断，S2关断，③S1关断，S2导通，④S1关断，S2关断，所述四种模态下的占空比D的计算公式为：



其中，S1、S2为所述改进型交错式buckDC-DC变换器的控制开关，VCB为开关电容CB的电压，Vout为输出电压，IL为电感L的电流，Vdon为二极管开通期间输入电压Vin的电压，Rdson为二极管开通期间的电阻，rLF为电感L的电阻。


3.如权利要求2所述的建模和仿真方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述电感L的电感值：



其中，Ts为开关导通时间，IL为电感的电流，D为占空比，Vout为输出电压，VCB为开关电容CB的电压，Vinmax为最大输入电压，Rdson为二极管开通期间的电阻，rLF为电感的等效电阻，ΔIL为电感上电流的差值。


4.如权利要求2所述的建模和仿真方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述开关电容CB的电容值：



其中，Ic为电容CB流过的电流，D为占空比，T为系统运行一个周期的时间，ΔVc为电容CB上电压的差值。


5.如权利要求2所述的建模和仿真方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐敏，张辑，林瑞金，高金铭，
申请(专利权)人：厦门理工学院，
类型：发明
国别省市：福建;35