Buck型DC-DC变换器的小信号模型(Small Signal Model,SSM)被广泛用于其分析和控制器设计。为了提高建模精度、改善控制效果,基于状态平均和全微分法建立了一种适用于连续电流模式(Continuous Conduction Mode,CCM)Buck变换器的改进小信号模型(Improved Small Signal Model,ISSM)。建模过程中,考虑寄生参数对电感电流的影响,得到了改进的系统传输函数。分别对SSM、ISSM和电路模型作频谱分析,发现ISSM比SSM具有更高的中低频段精度。分别基于SSM和ISSM模型设计PID控制器,得到了不同的控制参数。仿真结果表明,基于ISSM模型设计的控制器能够消除输出电压过冲,并提升其78%的动态响应速度。
为了提升电感电流断续模式(discontinuousconductionmode,DCM)下开关电源转换器的瞬态响应性能,提出了一种基于电荷平衡原理和平均电流的差分外推控制方法.以Boost转换器为例,该方法利用采样的输出电压进行差分外推(differential extrapolation,DE),预估负载对电荷的影响,进而通过平衡算法得到电流控制量.相较传统的使用电荷平衡原理的电流控制方法(charge balance principle based current control,CBPC),差分外推控制方法缩短了负载估计的延迟,减小了负载估计误差,为DCM转换器的控制设计提供了有效参考.通过Boost样机实验对比了CBPC控制与DE控制在输入、负载和参考电压发生扰动时的响应波形,结果表明,本文提出的DE控制对扰动的响应更加优异.
