非理想Buck变换器等效电路
eeskill 2022-09-22

非理想Buck变换器等效电路

Buck变换器考虑其非理想寄生参数的等效电路如图1所示,其中有源开关功率MOSFET等效为开关S和导通电阻RS的串联,二极管D等效为开关D、正向压降VD和导通电阻RD的串联,RL、RC分别为滤波电感L、滤波电容C的等效串联电阻。假设开关元件S的开关周期为TS,导通时间为Ton,则占空比D=Ton/TS。

图1 考虑寄生参数的非理想Buck变换器等效电路

对于CCM模式下考虑电感电流纹波影响的非理想Buck变换器,流过电感以及两个开关管上的电流波形如图2所示。

图2 CCM模式下Buck变换器各电流波形

设电感电流iL(t)在一个开关周期内的最大值为Imax,最小值为Imin,则电感电流iL(t)可以表示为:

用相同的方法便可以得到有源功率开关管S的导通电阻RS和续流二极管D支路中寄生电阻RD折算到电感支路中的等效平均电阻

将续流二极管D支路中寄生电压VD折算到电感支路中的等效平均电压为:

VE=(1-D)VD(9)

电感L本身的等效串联电阻为RL,最后将电感支路上三个串联等效寄生电阻合并,得到电感支路上总的等效平均电阻为:

至此,已经根据能量守恒原理,求出两个开关元件寄生参数的等效平均值,并将他们折算到电感支路中,此时的Buck变换器等效电路模型如图3所示。

图3 等效变换后的CCM模式下非理想Buck变换器等效电路模型

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