電流模BUCK DC-DC 變換器的系統建模與仿真*

王 聰，劉穎異，唐旭升

（1.東南大學微電子學院，江蘇無錫 214000；2.東南大學網絡空間安全學院，南京 211102）

1 引言

開關電源變換器利用開關管的導通與截止對外圍儲能器件進行充放電，從而獲得穩定的輸出電壓。開關電源因轉換效率高、體積小等優點廣泛應用于工業領域，如車載系統、航空、航天、可再生能源和直流電機驅動等領域［1-5］。由于開關電源變換器的開關操作是時變非線性的，因此對開關電源的建模分析非常困難。此外，由于各種寄生參數的干擾，控制電路的變化和外部負載的不確定性，使得DC-DC 變換器難以達到理想的變換效果，因而建立BUCK 型DC-DC 變換器的精確模型存在極大的挑戰。

電流模式控制在電源管理中已經應用了很多年，相較于電壓模式，電流模式不僅具有快速的瞬態響應，很高的輸出電壓精度，還能給電感電流限流以及提高過零檢測轉換效率［6］。文獻［7］中提出的模型僅考慮了輸出電壓擾動對開關占空比的影響，文獻［8］提出的連續時間模型僅能符合系統的低頻特性，不能解釋次諧波振蕩產生的現象。文獻［9］提出的精確離散時間和數據采樣模型可以準確預測響應，但由于其公式的復雜性，并不能很好地應用于工程中。文獻［10］提供了電壓模變換器補償網絡的設計方法，但此方法并不適用于電流模式的開關電源轉換器。

由于精確采樣數據模型的復雜性，難以通過模型對實際電路進行分析，本文利用一個與精確采樣數據模型高度相似的近似函數，將此近似函數與脈沖寬度調制（PWM）模式中其余模塊的小信號模型相結合進行分析，得到了一個連續導通模式（CCM）下PWM 控制的電流模BUCK 變換器的小信號模型。……