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在不连续导电模式下推拉巴克转换器

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这个例子展示了如何控制推拉巴克转换器的输出电压。电流通过电感器在关闭周期中达到零场效电晶体,因此直流-直流转换器的操作在不连续导电模式(DCM)。这种模式的传导主要用于低功耗应用程序。转换和维护输入直流电压为额定输出电压,PI控制器子系统使用一个简单的积分控制。在启动过程中,参考电压增加所需的输出电压。

转换器在DCM只有运营

  • $ K < K_{关键}$,

地点:

  • $ K = 2 * L / (R *天水围)美元。

  • 美元K_{关键}= 1 - D $。

  • L美元滤波电感。

  • R美元是负载电阻。

  • T_ {sw}识别美元是为每个MOSFET开关周期。也就是说,$ T_ {sw}识别= f {sw} $ 0.5 /,在那里f {sw} $ $是开关频率。

  • $ D $的工作周期PWM输入每个MOSFET的城门。也就是说,$ D = T_{} /识别T_ {sw} $识别,在那里T_{}上识别美元MOSFET的准时。

开放模式

open_system (“ee_push_pull_converter_dcm.slx”);

指定的设计参数

生成和维护所需的系统的输出电压80 V 100 W的功率要求。输入电压是400 V和变压器匝比是2。负载电阻负载包括一个常数。“ee_push_pull_converter_dcm_data。m的脚本定义了设计参数作为变量的MATLAB®工作区。

Input_Voltage = 400;%输入电压的推挽式变换器[V]Output_Voltage = 80;%的推挽式变换器的输出电压(V)Output_Power = 1000;%满载输出功率[W]fsw_Hz = 40000;% MOSFET开关频率(赫兹)primary_winding = 200;%在一次绕组匝数secondary_winding = 100;%在二次绕组匝数TR = primary_winding / secondary_winding;%匝比Kp = 0.01;%比例增益的PI控制器Ki = 20;%积分PI控制器的增益del_V = 1;%最大峰值输出电压纹波输出电压的百分比K = 0.3;%表示轨迹,给出了输出电压比和工作周期之间的关系。Ts = 1 e;%采样时间解算器

操作之间的边界不连续导电模式和连续的传导模式

基于建立的约束K和责任周期,操作模式切换之间的不连续导电模式(DCM)和连续导电模式(CCM)。CCM和DCM的输出电压比率:

  • 连续导电模式

  • 美元V_{输出}/ V_{输入}= D $

  • 不连续导电模式

  • 美元V_{输出}/ V_{输入}= 2 / (1 + \ sqrt {1 + 4 * K / D ^ 2})美元

计算DCM的开环工作周期

的操作模式得以成像不同的K值通过生成一个阴谋输出电压比和责任之间的循环。从这个情节,找到相应的工作周期需要实现输出电压的比例作为设计参数中指定的特定值K的选择。

图;D_range = 0:0.001:1;Voltage_ratio = 0(长度(D_range));为i = 1:长度(D_range) K_crit = 1-D_range(我);如果K < K_crit Voltage_ratio (i) = 2 / (1 +√(1 + 4 * K / D_range(我)^ 2));其他的Voltage_ratio (i) = D_range(我);结束结束VR = Output_Voltage / (Input_Voltage / TR);责任=√4 * K / ((2 / vr - 1公司)^ 2 - 1));持有在;情节(Voltage_ratio D_range);持有在;情节(VR,责任,‘*’);ylabel (的工作周期);包含(的输出输入电压比);标题(“不连续模式操作区域”);%所需的开环工作周期是大约28.28%%图。

确定常数负载电阻

I_average = Output_Power / Output_Voltage;%的平均电流流经负载R_const = Output_Voltage / I_average;

确定滤波器电感

估计DCM所需的电感,利用这个关系K,电阻,开关时间。

L_min = (K * R_const) / (2 * 2 * fsw_Hz);

验证估计的电感值导致DCM操作。如果该值结果在CCM操作中,选择一个不同的K值,重新计算。迭代,直到你找到一个电感值,结果在DCM操作。

选择一个滤波电容

电容和输出电压纹波之间的关系

C_min =(2 -(责任/ (Output_Voltage / (Input_Voltage / TR)))) ^ 2 / (4 * R_const * 2 * fsw_Hz * del_V * 0.01);

电容和电压纹波

生成一个阴谋看到所需的电容限制输出电压纹波的变化取决于设计参数。对于本例,标记在1%的输出电压纹波对应一个电容8.157 e-06 F。

del_V_range = 0.5:0.1:5;C_range =(2 -(责任/ (Output_Voltage / (Input_Voltage / TR)))) ^ 2. / (4 * R_const * 2 * fsw_Hz * del_V_range * 0.01);图;持有在;情节(del_V_range C_range);持有在;情节(del_V C_min,‘*’);包含(的电压纹波(%));ylabel (“电容(F)”);标题(电容和电压纹波的);

运行仿真

sim卡(“ee_push_pull_converter_dcm.slx”);

查看仿真结果

查看汇总结果仿真期间或之后,打开电路块作用域子系统或通过输入范围,在MATLAB命令提示符:

open_system (“ee_push_pull_converter_dcm /范围/电路范围”);

查看控制和错误数据或模拟后,打开PI控制器块作用域子系统或范围,输入:

open_system (“ee_push_pull_converter_dcm /范围/ PI控制器范围”);

仿真结束后,查看记录Simscape Explorer使用Simscape™数据结果,输入:

sscexplore (simlog_ee_push_pull_converter_dcm);%