自从看了网友“古道斜阳”的——话题:几篇关于小信号建模的文章——之后,我认真做了一些建模工作,旨在理解和验证建模方法的准确性,当然我的毕业设计跟这个有很大关系啦.
开始这个话题之前,首先感谢guoguo的提醒.话不多说啦....
我关注重点在升压直流转换器(Boost DC-DC Converter),所有的建模工作都是针对Boost,但是,结论适合Buck,Buck-Boost(欢迎大家验证).
说到开关电源的小信号建模,我们不得不提到一个鼻祖级人物——R.D. Middlebrook,就是他提出的平均状态空间法.Robert W. Erickson所著的《Fundamentals of Power Electronics》里所介绍的模型都是基于这种方法建立的.论坛里可以找到这本书的电子版.
下面介绍USIM(Unified Switched Inductor Model)模型,这种模型是在平均状态空间法基础上发展起来的.之所以谈到它,是因为它把平均状态空间方法工程化了,就是把开关和电感做成了模块,用来仿真平均电压、电流.
上传几篇文章,用Spice和Matlab建模.有兴趣大家可以尝试.
A unified SPICE compatible average model of PWM converters
1128584692.pdf
A unified model of current feedback in switch mode converters
1128584735.pdf
A unified approach to teaching feedback in electronic circuits courses
1128584773.pdf
Average modeling, analysis and simulation of current shared DC-DC converters
1128584819.pdf
Average models as tools for studying the dynamics of switch mode DC-DC converters
1128584847.pdf
Average simulation of PWM converters by direct implementation of behavioral relationships....
1128584920.pdf
有了以上这些,还不足以精确的指导我们的工程师设计系统,原因很简单,平均状态空间模型不够精确.Ridley在“Elimination of the positive zero in fixed frequency boost and flyback converters”1128584974.pdf中讲到了一种很特别的情况——前沿调制(Leading-Edge-Modulation),并且提出了离散平均模型(Discrete-Average-Model,我不清楚在他之前是否有人已经这么叫了).前沿调制是我的个人翻译,还有对应的后沿调制(Trailing-Edge-Modulation).我们可以从下面的文章中得到更多的理解和认识.
Use of leading-edge modulation to transform boost and flyback converters into minimum-phase-zero systems
1128585075.pdf
Wing-Hung Ki. Signal Flow Graph in Loop Gain Analysis of DC-DC PWM CCM Switching Converters. IEEE Transactions on Circuits and Systems, June, 1998
这篇文章找不到了,希望网友能够上传.
这两篇文章提出了一个前面论文很难解释的问题:电压模反馈电路用前沿调制也能达到电流模反馈的效果.:-)
据个人经验:离散空间模型比较精确.
有关开关电源的小信号建模——写在“古道斜阳”之后
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说到建模方法,其实工程师关注的是要得到一个较精确的模型,而不在于推导模型本身.呵呵,说这话,不知道各位是否赞成.
说到建模方法,其实目前我比较关注Ridley,这位先生同李泽元教授一起,结合了平均法与离散法的优点,也就是针对电流模式控制,先使用PWM开关模型建模电压外环,而后使用离散法来建模电流内环.
我觉得这个方法是有创新性的,结果可以精确到开关频率的一半.
平均法的最大缺点是物理意义不清楚,而PWM开关模型较好地解决了这一点.目前也只针对三种基本拓朴提出了各自的PWM开关模型.
如果各位仔细看过UNITRODE的环路方面文章的话,就能发现大量参考了这种建模方法.
你说到的开关流图建模方法其实就是平均法.
说到建模方法,其实目前我比较关注Ridley,这位先生同李泽元教授一起,结合了平均法与离散法的优点,也就是针对电流模式控制,先使用PWM开关模型建模电压外环,而后使用离散法来建模电流内环.
我觉得这个方法是有创新性的,结果可以精确到开关频率的一半.
平均法的最大缺点是物理意义不清楚,而PWM开关模型较好地解决了这一点.目前也只针对三种基本拓朴提出了各自的PWM开关模型.
如果各位仔细看过UNITRODE的环路方面文章的话,就能发现大量参考了这种建模方法.
你说到的开关流图建模方法其实就是平均法.
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@斜阳古道
说到建模方法,其实工程师关注的是要得到一个较精确的模型,而不在于推导模型本身.呵呵,说这话,不知道各位是否赞成.说到建模方法,其实目前我比较关注Ridley,这位先生同李泽元教授一起,结合了平均法与离散法的优点,也就是针对电流模式控制,先使用PWM开关模型建模电压外环,而后使用离散法来建模电流内环.我觉得这个方法是有创新性的,结果可以精确到开关频率的一半.平均法的最大缺点是物理意义不清楚,而PWM开关模型较好地解决了这一点.目前也只针对三种基本拓朴提出了各自的PWM开关模型.如果各位仔细看过UNITRODE的环路方面文章的话,就能发现大量参考了这种建模方法.你说到的开关流图建模方法其实就是平均法.
是啊,我做毕设的时候就是苦于没有一个精确模型做指导,反馈环路很难调整,所以作了以上的学习和验证,当然走了很多弯路~~~~~呵呵.
Wing-Hung Ki的那片论文中给的传输函数,我直接拿来用了,很准!!当然,我比较懒,没有深入分析信号流图模型的推导过程....是不是平均法我就不清楚了.兄弟见谅!
非常同意查询各大公司的应用设计文档,受益匪浅的说.
Wing-Hung Ki的那片论文中给的传输函数,我直接拿来用了,很准!!当然,我比较懒,没有深入分析信号流图模型的推导过程....是不是平均法我就不清楚了.兄弟见谅!
非常同意查询各大公司的应用设计文档,受益匪浅的说.
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@shdoqi
开关电源建模理论上是比较难的,不知楼上的老兄对一些理论的研究在实际中的指导作用怎么样,是否已到实用的理论基础,关注中.在工作中经常发现在对开关电源做理论研究和环路分析时很多仿真高手包括高学历者所建的模型根本牛头不对马嘴,本人能清晰开关电源工作的物理过程,也想在这块做些研究,但深感数学知识远远不够,对在这块有建树的大侠表示敬佩.
我做集成电路Boost DC-DC Converter的设计,用了USIM & Discrete Average Model做指导,设计补偿电路(PID,这个对DCM,CCM补偿起来还算广泛).所以,对这些模型的验证都是在仿真的基础上完成的,没有做系统验证.遗憾....
开关电源建模理论的推导确实有深度,比如Wing-Hung Ki,是香港科大的教授,整天埋头推导公式(据认识的人说),是我们这些人暂时无法匹敌的.
开关电源建模理论的推导确实有深度,比如Wing-Hung Ki,是香港科大的教授,整天埋头推导公式(据认识的人说),是我们这些人暂时无法匹敌的.
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@斜阳古道
说到建模方法,其实工程师关注的是要得到一个较精确的模型,而不在于推导模型本身.呵呵,说这话,不知道各位是否赞成.说到建模方法,其实目前我比较关注Ridley,这位先生同李泽元教授一起,结合了平均法与离散法的优点,也就是针对电流模式控制,先使用PWM开关模型建模电压外环,而后使用离散法来建模电流内环.我觉得这个方法是有创新性的,结果可以精确到开关频率的一半.平均法的最大缺点是物理意义不清楚,而PWM开关模型较好地解决了这一点.目前也只针对三种基本拓朴提出了各自的PWM开关模型.如果各位仔细看过UNITRODE的环路方面文章的话,就能发现大量参考了这种建模方法.你说到的开关流图建模方法其实就是平均法.
是,对我很有帮助
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@kida
大家应该注意到,我其实只不过是多看了几篇文章,写了代码,做了电路仿真,验证了一些模型.每个人都可以做到的.我现在的工作是跟光有关,LED只是一小部分.以后如果还做电源的东西,肯定还要深入学习拉.建议大家有问题多多请教“斜阳古道”兄.工作后再回到学校读书的人,往往更有造诣//thumb.
感谢kida和斜阳古道,,,,,研究了一个月,,,眼睛都给看痛了,,,,,终于弄懂了怎样建立一些简单的开关电源小信号模型了,,,,真高兴,,,,大家如果要想搞懂这些问题,,,建议大家多看看国外的文献,,,,一些简单的托扑结构,,,国外几十年前就有了,,,,,现在国外主要对软开关的小信号建模比较关注,,,,, 最好是自己会建模,,,,要知道这些模型是怎么推出来的,,,这样在实际应用中才知道模型的优缺点,,,,,,仿真起来也比较方便,,,,,
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Wing-Hung Ki. Signal Flow Graph in Loop Gain Analysis of DC-DC PWM CCM Switching Converters. IEEE Transactions on Circuits and Systems, June, 1998
已经找到1174654304.pdf
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@chernwenbin
行行出状元,只要理论水平到位,又能灵活运用,转行也是很好的选择,起码多学点东西.学开关变换器建模,无非是学好高等数学跟线性代数,路还是要一步一步的走.我也是工作后再回到学校的^o^
今天我回来了……带着一些忐忑……
离开坛子不到两年时间,很多同学发邮件给我,我很高兴,但是很多问题不是我能解决的,希望大家见晾.我会尽我的所能帮助大家.
求文章的话,去校园BBS,校园的同学们很乐意帮助各位的.我就曾求过文章,而且只提供了查找关键字,结果有个同学给我发了100多篇.真的很让我感动!
我现在在做光耦型高压功率器件,希望有志同道合的朋友一块探讨功率器件.
离开坛子不到两年时间,很多同学发邮件给我,我很高兴,但是很多问题不是我能解决的,希望大家见晾.我会尽我的所能帮助大家.
求文章的话,去校园BBS,校园的同学们很乐意帮助各位的.我就曾求过文章,而且只提供了查找关键字,结果有个同学给我发了100多篇.真的很让我感动!
我现在在做光耦型高压功率器件,希望有志同道合的朋友一块探讨功率器件.
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@kida
我做集成电路BoostDC-DCConverter的设计,用了USIM&DiscreteAverageModel做指导,设计补偿电路(PID,这个对DCM,CCM补偿起来还算广泛).所以,对这些模型的验证都是在仿真的基础上完成的,没有做系统验证.遗憾....开关电源建模理论的推导确实有深度,比如Wing-HungKi,是香港科大的教授,整天埋头推导公式(据认识的人说),是我们这些人暂时无法匹敌的.
请教kida兄:我准备做boost dc-dc,是新手.能否麻烦kida兄推荐一下针对boostdc-dc架构的小信号建模和系统稳定性设计方面的资料.资料太多,不知该看哪些东西,烦请指个方向.
不胜感谢.
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