同步整流Buck变换器断续工作模式建模分析.pdf

第17卷第6期电工技术学报2002年12月

同步整流Buck变换器断续工作模式建模分析

ModelingAnalysisofSynchronousRectifier
BuckConverterinDiscontinuousConductionMode

欧阳长莲严仰光(南京航空航天大学自动化学院210016)
章国宝(东南大学自动化所210096)
OuyangChanglianYanYangguang
(NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics210016China)
ZhangGuobao(SoutheastUniversity210096China)

摘要作者运用能量守恒原理,考虑电感电流的纹波和开关器件的导通损耗,把非理想功率
开关等效为理想开关与开通电阻的串联,理想开关由受控源替代,推导了同步整流Buck变换器
在断续工作模式下的大信号平均模型、DC和小信号电路模型,导出了开环传递函数,进行了计
算机仿真分析,结果令人满意。该建模分析方法的优点是考虑了电感电流的纹波和变换器的寄生
电阻,模型直观、物理意义清晰,具有实用价值。
关键词:建模分析同步整流器断续工作模式直流-直流变换器
中图分类号:TM13111:TM133
AbstractThispaperintroducesmodelinganalysisofsynchronousrectifierbuckconverteroperatingin
discontinuousconductionmode(DCM).Anewmodelingmethodisgivenincludinginductorcurrentripples
andparasiticresistorsoftheconverter,basedontheprincipleofenergyconservation.Practicalswitchequalson
resistanceoftheswitchinserieswithanidealswitchreplacedbydependentcurrentandvoltagesources.Large
signalaveraged,DCandsmallsignalcircuitmodelsofsynchronousrectifierbuckconverteroperatingin
discontinuousconductionmode(DCM)arederived.Theopenlooptransferfunctionsarederived.Itsatisfies
thesimulatedmodels.Advantagesoftheproposedmethodarethatthemodelsincludeinductorcurrentripples
andparasiticresistorsoftheconverter.Itisapparentandofclearphysicalsignificance,therefore,convenient
formoreanalysisresearch.
Keywords:Modelingmethod,synchronousrectifier,discontinuousconductionmode(DCM),
DC-DCconverter

微处理器能够实现从“睡眠状态”到“工作状态”
1引言
的高速转换,在工作电流快速变动的过程中,瞬态
新一代微处理器对供电开关电源的要求越来越电压变动范围小。同步整流Buck变换器是高效率
苛刻,不仅要求电源为低电压、大电流、高效率,低电压大电流开关电源的一种首选拓扑结构[1]。
而且要求具有快速动态响应速度和高稳压精度,使为了实现快速动态响应和高功率密度,同步整流

欧阳长莲女,1965年生,博士研究生,研究方向为开关变换器的建模及其控制方法、软开关PWM技术。
严仰光男,1935年生,教授,博士生导师,主要从事电力电子技术和航空电源系统教学及研究工作。

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45电工技术学报2002年12月

Buck变换器的输出滤波电感要求小[2]。如果同步为0。

整流Buck变换器一直工作在连续状态,这将导致功率开关管S1和S2的开关周期为T,则开关

轻载时电感电流变负,引起循环能量增大、导通损频率fS=1/T,导通时间为ton,占空比为D,D

耗增加、功率变换效率降低。为了提高轻载时功率=ton/T,D的扰动量是^d,瞬时值d=D+^d。图
变换效