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第二级LC滤波器中的PWM开关建模介绍-方案运用

时间:2023-08-06 00:37:00

管理电源上的输出电压纹波是满足法规排放要求的方法之一。第二级LC滤波器的有效实施需要额外的分析和调整以使电源稳定。实现第二级LC的反激式设计可以使用更少的滤波电容,并在输出负载上获得更小的电压纹波。第二级LC滤波器与额外的输出相比,可降低电压纹波,这是一种成本较低的解决方案,可提高系统可靠性,因为使用的电容器更少。然而,第二级LC滤波器的补救措施在输出调节中引入不稳定性而无需重新调整补偿网络。为了解决这种输出调节问题,稳健的设计应该得到开关功率转换器的小信号模型。推导将在闭环控制系统中识别开关电源的极点和零点,因此可以获得关于整个系统行为的一些直觉,然后优化补偿网络。

第二级LC滤波器中的PWM开关建模介绍

图1:使用第二级LC滤波器的反激转换器。

有三种常用方法可以为Flyback推导小信号模型:

Middlebrook介绍的状态空间平均法;

Vorperian的PWM开关建模;

Robert Ericsson的平均切换方法。

状态空间平均该方法已用于对许多PWM转换器进行建模,并已被证明是设计稳定环路的有用工具。但是,由于状态空间平均方法利用了电感器内部的电流信号和电容器两端的电压等参数,因此如果添加任何其他有源元件,则必须重新进行推导工作。此功能使状态空间平均方法不便于使用第二级LC滤波器对反激转换器进行建模。

PWM开关建模方法将开关元件线性化为小信号模型。一旦电路如图2a所示,就可以启动PWM开关建模。如图2(a)所示,反激式转换器首先通过阻抗反射将其次级侧反射到其初级侧,从而配置为降压 - 升压。降压 - 升压中的三端子PWM开关网络(a-c-p端子;有源 - 无源端子)可以在CCM或M(图2(b))工作条件下替换为现有的线性化模型。通过插入这些已经导出的线性化模型,Flyback转换器动力传动系的小信号模型已准备好在闭环中找到极点和零点。

第二级LC滤波器中的PWM开关建模介绍

图2(a):将反激配置为降压 - 升压。

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