【導讀】對于二階系數,我們將設置電容C2處于其高頻狀態(tài)(以短路代替它),同時(shí)我們將確定驅動(dòng)電感L1的阻抗。圖17說(shuō)明了這種方法。因為輸出因C2短路,節點(diǎn)a和c都處于相同的0V電勢。電路簡(jiǎn)化為右側示意圖。
06 二階系數
對于二階系數,我們將設置電容C2處于其高頻狀態(tài)(以短路代替它),同時(shí)我們將確定驅動(dòng)電感L1的阻抗。
圖17說(shuō)明了這種方法。因為輸出因C2短路,節點(diǎn)a和c都處于相同的0V電勢。電路簡(jiǎn)化為右側示意圖。
圖17:二階系數設置儲能元件之一處于其高頻狀態(tài)(C2),同時(shí)您可確定電感兩端的電阻。
我們可寫(xiě)出描述VT電壓的第一個(gè)方程。觀(guān)察到a) IT和IC是相同的,b) VT = –V(c),我們有

(34)
因式分解VT/IT,L1兩端的阻抗為

(35)
二階時(shí)間常數定義為

(36)
如果我們認為Vout = MVin,b2系數表示為

(37)
合并我們確定的時(shí)間常數,得出分母D(s)

(38)
如果我們考慮一個(gè)低Q值的近似值,這二階分母可以近似由兩級聯(lián)極點(diǎn)定義為

(39)

(40)
和合并為

(41)
07 零點(diǎn)的確定
如上文所述,當激勵源調至零角頻率sz,,變形電路的響應為無(wú)信號輸出(見(jiàn)圖1)。該運用現將包括將激勵源復原和確定無(wú)信號輸出的變形電路的條件。圖18所示為我們需要研究的更新電路。無(wú)信號輸出的有趣之處在于其傳播至其它節點(diǎn)。
例如,如果Vout = 0V,然后由于變壓器高邊連接,節點(diǎn)a也處于0 V,所有涉及該節點(diǎn)的表達式可以簡(jiǎn)化為如圖所示。如果輸出無(wú)信號,則電流I1也為零,這意味著(zhù)Ic=I3。
圖18:在s=sz的特定條件下,觀(guān)察變形的電路,無(wú)信號響應。
節點(diǎn)c的電壓定義為

(42)
因此,電流Ic等于節點(diǎn)c的電壓除以L(fǎng)1的阻抗。

(43)
而電流等于

(44)
現將(43)代入(44),然后視Ic=I3:

(45)
求解s,將系數k的值換為它們在圖13中的值,重新整理,您會(huì )發(fā)現

(46)
這是個(gè)正的根源,因此為右半平面零點(diǎn)。通過(guò)收集所有的部分,發(fā)現極點(diǎn)和零點(diǎn)實(shí)際上是一個(gè)DCM buck-boost轉換器的極點(diǎn)和零點(diǎn)而得出完整的傳遞函數:

(47)
及

(48)

(49)

(50)
和

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最后的檢查,我們可比較Mathcad®和圖11大信號模型的SPICE仿真的動(dòng)態(tài)響應。如圖19所示,曲線(xiàn)完美重合。
圖19:Mathcad®和SPICE提供完全相同的響應(曲線(xiàn)完美疊加)。
另一個(gè)驗證是由采用不同的平均模型(架構如[11])仿真相同的SEPIC結構構建。這也是一個(gè)自動(dòng)切換的CCM-DCM模型,但走線(xiàn)方式稍有不同。圖20所示為兩種平均模型采用一個(gè)類(lèi)似的SEPIC架構。
圖21證實(shí)了兩個(gè)交流響應在相位和幅值上完全相同。
圖21:DCM PWM開(kāi)關(guān)和CoPEC DCM模型提供相同的動(dòng)態(tài)響應。
08 總結
快速分析技術(shù)為推導線(xiàn)性電路傳遞函數提供了一種快速而高效的方法。在無(wú)源電路中,觀(guān)察是可能的,而且是經(jīng)常的,無(wú)需寫(xiě)一行代數就能得到傳遞函數。隨著(zhù)電路變得復雜和包括激勵源,您不得不采用經(jīng)典的KCL和KVL分析。但當您確定分子和分母中個(gè)別的多項式因子時(shí),很容易跟蹤錯誤和只關(guān)注錯誤項,如果有的話(huà)。在復雜的電路中,小草圖和SPICE的幫助是極有用的。
最后,最終結果以一種有意義的格式表示,并可直接識別出極點(diǎn)和零點(diǎn)位于何處。這是非常重要的,因為您必須知道問(wèn)題隱藏在傳遞函數的何處。作為一個(gè)設計人員,您必須平衡它們,這樣自然的產(chǎn)生傳播或組件的變化不會(huì )危及您的系統在運行中的穩定性。
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