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不连续传导模式的推挽降压变换器

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这个例子展示了如何控制推挽降压变换器的输出电压。在mosfet的关闭周期中，流过电感的电流达到零，因此DC-DC变换器工作在不连续传导模式(DCM)。这种传导模式主要用于低功率应用。为了转换和维持输入直流电压作为标称输出电压，PI控制器子系统使用一个简单的积分控制。在启动过程中，参考电压被提升到所需的输出电压。

转换器在DCM中仅当

  • $ K < K_{关键}$，

地点:

  • $K = 2 * L/(R * Tsw)$．

  • $K_{critical} = 1 - D$．

  • L美元为滤波器电感。

  • R美元为负载阻力。

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

  • $ D $为各MOSFET栅极PWM输入的占空比。也就是说,$ D = T_{} /识别T_ {sw} $识别,在那里T_{}上识别美元为MOSFET的ON时间。

开放模式

open_system (“ee_push_pull_converter_dcm.slx”）;

指定设计参数

该系统需要产生并保持输出电压为80 V，功率要求为100 W。输入电压为400v，变压器匝数比为2。负载包括恒阻性负载。“ee_push_pull_converter_dcm_data。m’脚本将设计参数定义为MATLAB®工作区中的变量。

Input_Voltage = 400;推拉变换器输入电压[V]Output_Voltage = 80;推拉变换器的期望输出电压[V]Output_Power = 1000;%满载输出功率[W]fsw_Hz = 40000;MOSFET开关频率[Hz]primary_winding = 200;一次绕组匝数%secondary_winding = 100;%二次绕组匝数TR = primary_winding / secondary_winding;%匝比Kp = 0.01;百分比比例增益的PI控制器Ki = 20;PI控制器的积分增益%del_V = 1;峰值输出电压纹波占输出电压的百分比K = 0.3;%表示输出电压比与占空比的关系轨迹。Ts = 1 e;求解器的采样时间

间断传导模式与连续传导模式的工作边界

基于K和占空比建立的约束，工作模式在断续传导模式(DCM)和连续传导模式(CCM)之间切换。CCM和DCM的输出电压比为:

  • 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的开环占空比

通过在输出电压比和占空比之间生成一个图，可以看到不同K值的工作模式。从这个图中，找到相应的占空比所需的输出电压比，为指定的特定值K的设计参数。

图;D_range = 0:0.001:1;Voltage_ratio = 0(长度(D_range));为1:长度(D_range) K_crit =1 -D_range(i);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(“输出与输入电压比”）;标题(“不连续模式运算区”）;所需的开环占空比约为28.28%%图。

确定恒定负载电阻

I_average = Output_Power / Output_Voltage;流过负载的平均电流R_const = Output_Voltage / I_average;

确定滤波器电感

为了估计DCM所需的电感，使用K，电阻和开关时间周期之间的关系。

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

验证DCM操作时估计的电感值。如果该值导致CCM操作，则选择不同的K值并重新计算。迭代，直到找到导致DCM操作的电感值。

选择一个滤波器电容

电容与输出电压纹波的关系为

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

绘制电容与电压纹波图

生成一个图，以看到限制输出电压纹波所需的电容随设计参数的变化而变化。在这个例子中，1%输出电压纹波的标记对应的电容为8.157e-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Vs电压纹波”）;

运行仿真

sim卡(“ee_push_pull_converter_dcm.slx”）;

查看仿真结果

要查看在模拟过程中或之后的总结结果，从Scope子系统打开Circuit Scope块，或在MATLAB命令提示符中输入:

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

要查看模拟期间或之后的控制和错误数据，请从Scope子系统打开PI Controller Scope块，或者输入:

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

模拟结束后，要使用Simscape Results Explorer查看记录的Simscape™数据，请输入:

sscexplore (simlog_ee_push_pull_converter_dcm);％
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