工程师必看 常见DC-DC变换器建模技术大盘点

对于研发工程师们来说，利用模拟建模技术对新推出的DC-DC变换器产品进行误差校正和检查，是整个研发过程中必不可少的环节。那么，在平时的工作中，常见的建模方法都有哪些，这些方法都各自适用于什么类型的转换器呢？今天我们将会为大家进行一个大盘点，帮助工程师们全面了解不同类型的建模技术。

首先要为大家介绍的是状态空间平均法。这种方法是目前国际上比较常见的建模方法，主要是利用了系统的状态变量时间连续的概念，在开关频率足够高时，忽略一个开关周期中输入信号的变化，以平均的概念将开关电源用一个线性时不变的状态方程来近似，然后利用解析方法对开关电源进行建模。当系统的特征频率与开关频率接近时，该方法会引起较大误差。故状态空间平均法主要适合PWM变换器，而不能用于谐振变换器的建模。

接下来要为大家介绍的另一个比较常见的建模技术是通用平均法。通用平均法主要是对各状态变量进行傅立叶分析，然后利用谐波平衡的理论得出小信号数学模型。这种方法不仅适用于PWM变换器，也适用于谐振式变换器。该方法可以得到精确的小信号模型但建模过程比较复杂。

第三种比较常见的转换器建模技术被称为离散时域仿真法。离散时域仿真法的基本操作思路是利用状态空间法列出非线性系统的分段线性方程，随后找出状态转移规律，得出非线性差分方程，用计算机程序进行求解。这种方法最大的有点在于可以帮助工程师得到较精确的模型。

除此之外，目前国内比较常用的DC-DC变换器建模方法中，等效电路法也是普及度比较高的方法之一。该种方法应用了一个载波周期内平均的概念，把开关电源变为一个含有受控源的线性电路，然后用求解线性电路的方法对开关电源进行小信号分析。不过，这种方法最近正在被一种新的小信号建模法——扩展描述函数方法所取代，扩展描述函数建模的方法比通用平均法更简单，也更加适用于谐振类变换器的分析建模。