為了提高Buck變換器的輸入與輸出電壓響應速度、穩(wěn)壓精度和抗干擾能力,提出了輸入電壓前饋+平均電流反饋+輸出電壓反饋型三環(huán)控制方式。在基于峰值電流反饋型的V²C三環(huán)Buck變換器基礎上修正了拓撲結(jié)構(gòu):引入輸入電壓前饋環(huán)節(jié),修正雙電壓反饋型為電壓前饋+電壓反饋型,改進峰值電流反饋型為平均電流反饋型,形成了新的三環(huán)控制方式的Buck變換器拓撲結(jié)構(gòu);通過分析工作原理和推導有源-無源開關(guān)對等效模型,構(gòu)建了整體小信號模型,獲得了傳遞函數(shù);采用Pspice軟件搭建模塊與編程,將新型三環(huán)控制方式與峰值電流型V²C三環(huán)控制方式進行時域、頻域?qū)Ρ确抡娣治鲵炞C,表明提出的三環(huán)控制方式其輸入與輸出電壓響應速度、穩(wěn)壓精度和抗干擾能力均優(yōu)于后者。 

【文章來源】：電源技術(shù). 2020,44(08)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

圖３?ＳＰＤＴ的小信號模型??０５??２０２０．８?Ｖｏｌ．４４?Ｎｏ．８??

本文采用開關(guān)元件平均法進行建模分??析。??動態(tài)分析是研究ＤＣ－ＤＣ功率變換器的一個關(guān)鍵領域，為??了便于分析，將變換器進行模塊化分組，分為三個功能模塊：??功率級模塊、ＰＷＭ模塊和控制反饋模塊。本文著重對ＰＷＭ??模塊，即有源－無源開關(guān)對模塊進行了小信號模型等效，然后??將三個功能塊的小信號模型進行功能整合，組成一個完整的??閉環(huán)控制模型。??２．１有源－無源開關(guān)對的等效模型構(gòu)建??建模中，將功率管Ｓ與二極管Ｑ組成的有源－無源開關(guān)??對，看作一個ＳＰＤＴ（單刀雙擲）開關(guān)，如圖２（ａ）的虛線框所示。??占空比用（ｉ表示，開關(guān)周期用ｒｓ表示。ＤＣ－ＤＣ變換器的導通??模式有兩種［１１］：連續(xù)導通模式（ＣＣＭ）和斷續(xù)導通模式（ＤＣＭ），??本文研究的Ｂｕｃｋ變換器小信號模型僅考慮了?ＣＣＭ。使用開??關(guān)函數(shù)＜？，定義在導通期間ｄ７；為１，關(guān)斷期間（１－句７；為０，??有：??ｑ：??ｄＴｔ??（ｉ）??＇ｈ??（ａ）有源“無源開關(guān)對?（ｂ）等效ＳＰＤＴ開關(guān)物理模型??圖２?ＳＰＤＴ開關(guān)電路??由有源－無源開關(guān)對的端口工作機理且假設電路變量不??偏離其局部的平均值有：??Ｋｄ?（２）??ｌ＝ｌｄ?（３）??式（２）、（３）的電路方程與雙繞組變壓器的電路方程一致，即??占空比ｄ可看作是變壓器的原邊－副邊的匝數(shù)比，于是ＳＰＤＴ??可等效為雙繞組變壓器。式（２）、（３）中引入交流小信號，忽略二??次高階項，分離出交流變量信號，得到小信號表示為：??＾?＝?＋?（４）??ｌ＝ｌＪ?＋?Ｄｉｃ?（５）??則得到如圖３所示的等效小信號電路模型。??構(gòu)建Ｂｕｃｋ變換器Ｓ域小信號模型，如圖４所示。??令

誤差放大器??（ａ）拓撲結(jié)構(gòu)??時，??鐘??０?＿??Ｋｔ??Ｖｐ?！??ｏｈ?ｉｉ?ｉｉ?＞ｆ??（ｂ）控制波形??圖１?輸入電壓前饋型三環(huán)控制Ｂｕｃｋ變換器??Ｂｕｃｋ變換器構(gòu)建了小信號模型，詳細推導了變換器中有源＿??無源開關(guān)對的等效模型，求出了相關(guān)傳遞函數(shù)；最后，對該模??型進行了時域、頻域仿真驗證，表明本文提出的輸入電壓前饋??型三環(huán)控制方式能夠顯著提升Ｂｕｃｋ變換器的輸人電壓突變??響應速度、負載突變響應速度、輸出電壓穩(wěn)壓精度及達到較好??的抗干擾目的。??１輸入電壓前饋＋平均電流反饋＋輸??出電壓反饋三環(huán)控制Ｂｕｃｋ變換器??１．１拓撲設計??圖１（ａ）為本文提出的輸人電壓前饋型三環(huán)控制拓撲結(jié)構(gòu)。??虛線框①為引人的輸人電壓前饋環(huán)節(jié)，即把輸人電壓信號，進??行前向反饋控制；虛線框②將Ｗ組合型三環(huán)控制方式反饋??回路中的峰值電流反饋改為平均電流反饋；虛線框③為僅采??用Ｖｔ組合型三環(huán)控制方式中的一個輸出電壓反饋環(huán)節(jié)，由??此獲得了一種輸人電壓前饋＋輸出電壓反饋＋平均電流反饋??的三環(huán)控制方式。??１．２工作原理??在每個時鐘周期開始時，時鐘信號使鎖存器復位，功率開??關(guān)管Ｓ導通，此時外部反饋電路開始工作，采集輸出電壓信號??Ｖ。，?Ｖ。與參考電壓ＶＷ比較后經(jīng)誤差放大器輸出誤差信號Ｖ，，??然后■與采集的電感電流信號Ｖ，相減后經(jīng)電流積分器輸出??信號匕，匕信號與前向輸入電源電壓信號％經(jīng)過一個信號??處理器后輸出脈寬信號％，控制功率開關(guān)管Ｓ的導通與關(guān)斷。??與常規(guī)的ＶＴ三環(huán)控制方式相比，本文的信號采集處理最大??的不同點在于：將輸入電壓信號進行前向反饋，減小了輸入電??壓經(jīng)后級

【參考文獻】：
期刊論文
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