一、要求
本文的目标不是开发仿真模型,而是展示如何使用它们。PWM 模型或平均小信号模型可以在专用网站上找到,例如 Christophe Basso 个人网站。 一些程序如 SIMetrix/SIMPLIS [8] 可以提供开关电路的动态响应,而无需经过平均模型步骤。
下图显示了用于电压模式控制的 PWM 开关模型示例:
图 13. PWM 开关平均模型的电压模式版本
所有这些模型都包含在一个库中或应该包含在使用它们的原理图中。
在这里,我们假设模型可用并准备用于模拟。
二、仿真举例
我们将模拟一个基本的降压 dc-dc 转换器。
图 14. 降压转换器原理图
如果我们按原样模拟原理图,环路是完全闭合的,我们无法绘制开环传递函数。也没有交流激励来运行频率扫描分析。 我们将只获得直流值。
如前一章所示,我们将使用纯交流源作为激励和 L-C 注入加法器。
图 15. 带有激励源和注入加法器的仿真原理图
如果我们绘制 –Return/Addition,我们就有了开环传递函数。
图 16. 开环仿真结果
正如讨论一章所讨论的那样。 我们还可以绘制其他传递函数。
图 17. 降压级传递函数
为简单起见并更好地关注使用相同原理图或降压转换器实现仿真的方式,原理图已使用分层块重新组织。 在顶层,我们只保留有趣的信号,例如:输入、输出、驱动和参考作为最低限度。
图 18. 新的分层仿真示意图
如果我们在输入端注入正弦波(而不是在环路中注入),通过测量对输出的影响,我们可以确定输入输出抑制比。 这是设置。
图 19. 输入输出抑制比仿真设置
如果我们绘制输出电压与输入电压的关系图,我们就可以得到抑制比。
图 20. 输入抑制比仿真结果
通过将信号作为电流注入输入或输出,我们可以分别模拟输入或输出阻抗。 该阻抗由电压和电流的比值给出。
图 23. 参考跟踪模拟设置
如果我们绘制输出电压与输出电流的关系图,我们就会得到抑制比。
图 22. 输出阻抗仿真结果
有时,ac 仿真的结果使用 dB 来表示比率,阻抗以 dB 为单位而不是Ω。瞬态条件,如输入电压瞬态、输出负载阶跃和参考电压跟踪。 以下是参考跟踪模拟的平均结果示例。
图 23. 参考跟踪模拟设置
我们应用方波作为降压系统的参考。 例如,此设置可以代表具有方形 PWM 调光功能的 LED dc-dc 转换器。
图 24. 参考跟踪仿真结果
正如在前面的示例中所注意到的,我们使用了相同的基本仿真原理图。 我们刚刚更改了仿真模式交流或瞬态,并根据我们的传递函数在选定的原理图节点(输入、输出、参考等)上应用了不同的激励(电压、交流电流、方波等) 统计。