一、要求
本文的目標不是開發仿真模型,而是展示如何使用它們。PWM 模型或平均小信號模型可以在專用網站上找到,例如 Christophe Basso 個人網站。 一些程序如 SIMetrix/SIMPLIS [8] 可以提供開關電路的動態響應,而無需經過平均模型步驟。
下圖顯示了用于電壓模式控制的 PWM 開關模型示例:
圖 13. PWM 開關平均模型的電壓模式版本
所有這些模型都包含在一個庫中或應該包含在使用它們的原理圖中。
在這里,我們假設模型可用并準備用于模擬。
二、仿真舉例
我們將模擬一個基本的降壓 dc-dc 轉換器。
圖 14. 降壓轉換器原理圖
如果我們按原樣模擬原理圖,環路是完全閉合的,我們無法繪制開環傳遞函數。也沒有交流激勵來運行頻率掃描分析。 我們將只獲得直流值。
如前一章所示,我們將使用純交流源作為激勵和 L-C 注入加法器。
圖 15. 帶有激勵源和注入加法器的仿真原理圖
如果我們繪制 –Return/Addition,我們就有了開環傳遞函數。
圖 16. 開環仿真結果
正如討論一章所討論的那樣。 我們還可以繪制其他傳遞函數。
圖 17. 降壓級傳遞函數
為簡單起見并更好地關注使用相同原理圖或降壓轉換器實現仿真的方式,原理圖已使用分層塊重新組織。 在頂層,我們只保留有趣的信號,例如:輸入、輸出、驅動和參考作為最低限度。
圖 18. 新的分層仿真示意圖
如果我們在輸入端注入正弦波(而不是在環路中注入),通過測量對輸出的影響,我們可以確定輸入輸出抑制比。 這是設置。
圖 19. 輸入輸出抑制比仿真設置
如果我們繪制輸出電壓與輸入電壓的關系圖,我們就可以得到抑制比。
圖 20. 輸入抑制比仿真結果
通過將信號作為電流注入輸入或輸出,我們可以分別模擬輸入或輸出阻抗。 該阻抗由電壓和電流的比值給出。
圖 23. 參考跟蹤模擬設置
如果我們繪制輸出電壓與輸出電流的關系圖,我們就會得到抑制比。
圖 22. 輸出阻抗仿真結果
有時,ac 仿真的結果使用 dB 來表示比率,阻抗以 dB 為單位而不是Ω。瞬態條件,如輸入電壓瞬態、輸出負載階躍和參考電壓跟蹤。 以下是參考跟蹤模擬的平均結果示例。
圖 23. 參考跟蹤模擬設置
我們應用方波作為降壓系統的參考。 例如,此設置可以代表具有方形 PWM 調光功能的 LED dc-dc 轉換器。
圖 24. 參考跟蹤仿真結果
正如在前面的示例中所注意到的,我們使用了相同的基本仿真原理圖。 我們剛剛更改了仿真模式交流或瞬態,并根據我們的傳遞函數在選定的原理圖節點(輸入、輸出、參考等)上應用了不同的激勵(電壓、交流電流、方波等) 統計。