首页 | 期刊简介 | 编辑部 | 广告部 | 发行部 | 在线投稿 | 联系我们 | 产品信息索取
2024年5月3日星期五
2011年第01期
 
2010年第12期
 
2010年第11期
2010年第11期
 
2010年第10期
2010年第10期
 
2010年第09期
2010年第09期
 
2010年第09期
2010年第08期
 
2010年第07期
2010年第07期
 
2010年第06期
2010年第06期
 
2010年第05期
2010年第05期
 
2010年第04期
2010年第04期
 
2010年第03期
2010年第03期
 
2010年第02期
2010年第02期
 
2010年第01期
2010年第01期
 
2009年第12期
2009年第12期
 
2009年第11期
2009年第11期
 
2009年第10期
2009年第10期
 
2009年第9期
2009年第9期
 
2009年第8期
2009年第8期
 
2009年第7期
2009年第7期
 
2009年第6期
2009年第6期
 
2009年第5期
2009年第5期
 
2009年第4期
2009年第4期
 
2009年第3期
2009年第3期
 
2009年第2期
2009年第2期
 
2009年第1期
2009年第1期
 
2008年第12期
2008年第12期
 
2008年第11期
2008年第11期
 
2008年第10期
2008年第10期
 
2008年第9期
2008年第9期
 
2008年第8期
2008年第8期
 
2008年第7期
2008年第7期
 
2008年第6期
2008年第6期
 
2008年第5期
2008年第5期
 
2008年第4期
2008年第4期
 
2008年第3期
2008年第3期
 
2008年第2期
2008年第2期
 
2008年第1期
2008年第1期
标题损耗模型提供更实际的平均仿真
Lossy Models Offer More Realistic Averaged Simulations
■安森美半导体 Christophe Basso
标准的平均模型不包含各种损耗,这些损耗不仅降低转换器效率,而且也影响小信号交流响应。当得到一个与给定拓扑结构相对应的方程(例如降压BUCK,升压BOOST等)时,通常在电路图中给入的是理想的元件,并且在计算中忽略各种损耗。这样做能够简化分析,同时也会改变直流工作点和交流响应。图1a和1b显示了一个BUCK转换器,包括如下损耗:a)电感的导线电阻、Rlf, b)功率开关的RDS (ON), Ron, c)二极管的正向压降、Vf,以及它的动态电阻:Rb=\frac{dVf}{dId}@Id。
当开关闭合,电感电压VL和电容电流Ic可以由以下方程来确定:

VLON =(Vin-Vout)-I (Ron+RLf),式1

Icon=\frac{Vout}{Rload} ,式2
当开关打开,电流I保持原来的方向,但是现在流过续流二极管,以保持电感中的安匝数恒定。方程变为:

VL0FF =-I (Rb+RLf)-Vout-Vf,式3

I_{COFF}=I-\frac{Vout}{Rload} ,式4
理论指出,当转换器达到平衡时,电感上的平均电压<VL>一定为零:<VL> = D VLON + D' VLOFF = 0,结合方程1和方程3,得到:

[(Vin-Vout)-I (Ron+RLf)] D+[-I (RLf+Rd)-Vf-Vout] D'=0,式5

上面关于电感平均电压的说明也可以转化到电容器上,当转换器工作于稳定状态时,它的平均电流<Ic>应为零:<Ic> = D . IcON + D' IcOFF = 0,结合方程1和方程3,得到:

[I-\frac{Vout}{Rload}] D+[I-\frac{Vout}{Rload}] D'=0,式6
解方程6,并代入方程5,就能得到受到静态损耗影响的BUCK的完整传输函数:

\frac{Vout}{Vin}=D [\frac{1}{1+\frac{Ron}{Rload} D+\frac{Rlf}{Rload}+\frac{Rd}{Rload} D'-\frac{Vf}{Vout} D'}]式7

方程7说明了各损耗按照它们产生影响的时间进行加权:Rlf在Ton和Toff时都有影响,而Ron只在Ton (乘以D)时有影响,Rd只在Toff(乘以[1-D])时有影响。
在前面的平均模型中,状态空间平均技术或开关波形分析通常应用于理想元件,而不考虑以上的欧姆损耗。然而,如果这些因素在直流传输函数中起到积极的作用时,通过将引入各种衰减它们会对小信号交流分析产生相当显著的影响。在PCIM Nuremberg 2001中刊登的一篇文章中,Ben-Gurion 大学(Beer-Sheva,以色列)的Sam Ben-Yaakov提出了他的修正版通用开关电感模型(GSIM),为所有的传导损耗建模。Ben-Yaakov 没有脱离原始模型,也没有介绍非常模型的建立细节,只是将给定时间段中的损耗通过与电感串联的方式加入(例如,在BUCK中D'时的Vf和Rd等)。一个有趣的特点是,在必要时候应加上真实的二极管SPICE模型和真实的MOSFET RDS(ON)@Vgs。图2a 显示了如何将这个模型应用于BOOST电压模式应用。
内部的Ron被认为是标准的电阻参数,来保持最简单的电路,而二极管的模型则在外部。对这个电路进行一次直流扫描,Vdon达到900mV(90%的占空比)。图2b的结果,显示了在欧姆损耗相对负载不能忽略时的BOOST的闩锁特性。其他的模型包括电压和电流模式控制的损耗BUCK。

         
版权所有《世界电子元器件》杂志社
地址:北京市海淀区上地东路35号颐泉汇 邮编:100085
电话:010-62985649
E-mail:dongmei@eccn.com