CCM模式下Boost变换器的非线性建模与仿真分析

"本文主要探讨了电源技术中的CCM模式Boost开关变换器的非线性建模和仿真方法。在设计高效可靠的DC-DC开关电源时，由于PWM开关变换器的非线性和时变特性，建立准确的模型至关重要。文章采用开关元件平均模型法，并结合时间平均等效电路法和能量守恒法，详细研究了Boost变换器在连续导通模式（CCM）下的行为。考虑到实际电路中的非理想因素，如MOSFET的导通电阻、二极管的正向电压降和导通电阻，以及电感和电容的等效串联电阻，建立了电路的平均模型，进一步导出了传递函数，对稳态和动态小信号特性进行了分析。整个研究过程借助Matlab进行了仿真验证。" 在Boost变换器的建模过程中，首先展示了其基本结构，然后引入了考虑寄生参数的等效电路模型，包括MOSFET的导通电阻Ron、二极管的正向压降VF和导通电阻RF，以及电感和电容的ESR。通过定义开关周期Ts和导通时间Ton来表示占空比D。接着，建立了包含电流纹波影响的电感电流和开关电流表达式，计算了电感电阻RL的等效值和开关S的平均电流，以及相关的损耗功率。 对于大信号模型，分析了电感电流的有效值和纹波，进而计算了电感电阻RL在一个周期内的等效电阻。同样，对通过开关S的电流进行了处理，确定了开关元件Ron的等效电阻R‘on及其导通损耗功率PRON。这些分析为理解Boost变换器在不同工况下的性能提供了基础。 接下来，文章转向小信号模型的构建，这是对系统动态响应进行分析的关键。通过传递函数，可以预测系统在受到小扰动时的响应，这对于评估系统稳定性、频率响应和控制策略设计至关重要。 本研究提供了CCM模式下非理想Boost变换器的详细建模步骤和仿真方法，为实际电源设计提供了理论支持。通过Matlab仿真，这些模型和分析可用于优化变换器性能，提高电源系统的效率和稳定性。