buck电路小信号模型推导

一.根据buck电路一个周期的开关状态,分析开通关断时电压电流关系

开通时:VL = Vin - Vout - iL * rL

Ic = iL - Iout

关断时:VL = - Vout - iL * rL

Ic = iL - Iout

二.根据电感伏秒平衡原理,得到电路的状态平均模型

伏秒平衡公式:

得到电路的状态平均模型

(1)

(2)

三.建立小信号模型

建模需求:
找到占空比d和输出电压的关系;
计算Vo(s)/d(s)

首先设定扰动量

把扰动量带入公式(1)(2)得到公式(3) (4)

(3)

(4)

展开公式(3),大信号根据公式(1)消除,忽略二阶小信号(二阶小信号近乎为0,直接忽略 )

得到

(5)

对公式(4),大信号根据公式(2)消除,得到

(6)由于Vo = Vc ,考虑输出电容ESR,得到

带入电容电流公式

得到

再进行拉普拉斯变换

提取公因子得

(7)

对公式 (5)进拉普拉斯变换,根据电感电压公式VL(s) =替换VL(s) 得到

(8)

对于理想电容,其电流与两端电压的关系为:在 s 域下变为,公式(7),带入上式,消去得

(8)

对公式(6)进拉普拉斯变换

带入公式(8)中消去

得到

(9)

对公式(8)进行整理假设输入为理想源,Vin没有扰动,这一项 =0,忽略简化为

带入公式(9)消去这样就得到了传递函数

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