buck-boost變換器的建模與仿真

1、題目: Vg 1.5VQ1R 5V D 0.5V圖1 buck-boost 變換器電路圖一、 開關模型的建模與仿真 圖2 buck-boost 變換器的開關模型 圖3 buck-boost 變換器的開關模型的仿真二、 大信號模型與仿真1、 開關導通時: Vg 1.5VR on35m V-圖4 開關導通時的工作狀態(tài)此時,電感電壓和電容電流方程:(tv (tv (t(t(t(t(tL g on c di L i R dtdv v i C dt R =-=-2、 開關斷開時:100uH100uFVi c+-0.5Vi圖5 開關斷開時的工作狀態(tài)此時,電感電壓和電容電流方程:(tv (t(t(t(t(t

2、(tL D c di L V v dtdv v i C i dt R =-=-3、平均方程電源電壓、電感電流、電容電壓變化的不大均為低頻信號,則(t(tg g v v = ;(t(ti i =;v(tv(t=又因為:(tv (tL d i L dt= (t(tc d v i Cdt= 則有,電感電壓平均方程:('v (td(tv (t(t+d (t(tL g on D i R V v =-電容電流平均方程:''(t(t(t(td(t(d (t(t=d (t(tc v v v i i R R R=-+-+ 輸入電流平均方程:g (td(t(ti i =4、大信號模型:(&

3、#39;'g (td(tv (t(t+d (t(td (t(t=d (t(t(td(t(tg on D d i L i R V v dt v v C i dt R i i =-+=由方程可得到三個等效電路: v (tg (tv '(0.5D V圖6 buck-boost 變換器的大信號模型的等效電路大信號模型的仿真電路: 圖7 大信號模型仿真電路圖大信號模型的仿真波形: 占空比隨時間變化的波形 電感電流隨占空比變化的波形 電容電壓隨占空比變化的波形 圖8 大信號模型仿真波形圖三、 小信號模型假設,gv (t=V +v (td(t=D+d(t(t=(tv(t=V+v(t(t=(t

4、g g g g g i I i i I i + 且各變量的擾動值遠小于其穩(wěn)態(tài)值。則,對大信號模型在靜態(tài)工作點處施加擾動并線性化:L ì æ ö d I + i (t ç ÷ ï L L L L ö æ ' L öæ öæ æ ö ö è ø = æ D+ d(t ïL ç ÷ ç Vg + v g (t- ç I + i (t ÷ Ron ÷

5、; + ç D - d(t ÷ ç -VD - V - v(t ÷ dt è øè è ø øè ø ø è ï ï L æ ö L ï d ç V+ v(t ÷ L V+ v(t æ ' L ö æ ï ö è ø C =- + ç D - d(t ÷ ç I + i (t &#

6、247; í dt R è øè ø ï L L L ï æ ö æ öæ ö ï ç I g + ig (t ÷ = ç D+ d(t ÷ ç I + i (t ÷ è ø è øè ø ï ï ï î 整理得到小信號模型： L ì L L L L d i (t ïL = Dv

7、 g (t- DRon i (t- D' v(t+ (Vg + VD +V - IRon ) d(t ï dt L ï L L d v(t 1 L ï C = - v(t+ D' i (t- Id(t í dt R ï L L L ï i (t = D i (t + I d(t g ï ï î 小信號模型的等效電路圖： DRon L (V g + VD +V - IRon ) d(t L L D i(t L v g (t L Id(t ig (t L + - d i(t L dt Dv g (t L L D v(t ' L + - Id(t D' i(t L d v(t C dt L + v(t L 1:D L