高效率同步电流模开关电源建模设计

【摘要】本文基于MATLAB工具，对一款同步降压型开关电源进行建模。分别从电流环路与电压环路的模型出发，结合开关电源的参数指标进行仿真预测，准确地绘制出两个环路的波特图，从而得到了电流内环和电压外环的补偿参数，缩短了研发周期。

【关键词】波特图;电流型开关电源;高效率;建模

Abstract：In this paper，a synchronous buck type switching power supply is modeling based on MATLAB tools.Respectively based on the model of current loop and voltage loop，combined with the simulation to predict the parameters of the switching power supply，accurately map out two loop of the potter，so as to get the current inner loop and voltage outer loop compensation parameters，shorten the development cycle.

Keywords：Bode plot;current mode switching power supply;high efficiency;modeling

1.引言

同步峰值电流型开关电源有两个环路，电流内环完成电流采样，电压外环完成电压采样，根据采样结果稳定输出电压。当占空比大于50%时，电流环容易产生次谐波振荡，因此必须加入斜坡补偿环节。基于Matlab工具，本文提出了两种得到电流型开关电源斜坡补偿斜率的方法[1]，并基于该方法设计了一款同步降压型峰值电流模式的开关电源。另外，本文创新新性地提出了脉宽跳周期方式有效地提高了电源轻载效率。

2.小信号模型

本文设计的同步峰值电流模开关电源小信号模型如图1所示[2-4]。该模型已经包括了外围元件，其中 Ri和He（s）是电流反馈小信号模型;Fm是占空比调节模型，包括了斜率补偿部分;Kf为前馈增益项，Kr为反馈增益项，用来描述输入输出电压变化对系统的影响;Fc（s）是补偿网络模型;PWM调制部分为等效的开关模型。

Ri、He（s）、Fm、PWM开关模型组成电流内环，输出电压、Kr/Fc（s）、Fm、PWM开关模型组成电压外环。电流内环采样输出电流并转换成电压值，再与电压外环采样到的电压值共同输入到脉宽调制模块实现稳压[5，6]。

图1 峰值电流型开关电源小信号模型

2.1 电流环路增益

电流环路增益的频率响应直接反应着电流内环的稳定性，因此首先需要确定电流内环的传递函数，再运用Matlab工具，绘制出波特图，通过观察增益裕度和相位裕度来判断系统是否稳定，由此来得到补偿斜率。……