单电感双输出CCM Buck 变换器输出交叉影响分析
1.2SIDOCCMBuck变换器小信号分析
根据时间平均等效电路方法[20],用受控电压源uˆsi(s)和受控电流源Diˆ(s)分别等效图1中的主开关管Si和续流二极管D;用受控电压源saˆu和受控电流源sbiˆ(s)分别等效输出支路a的开关管Sa和输出支路b的开关管Sb,得到如图3所示SIDOCCMBuck变换器的时间平均交流小信号等效电路,图中:
式中:Liˆ(s)、idˆ(s)和bdˆ(s)分别为电感电流、主开关管导通占空比和输出支路b开关管导通占空比的小信号扰动量;inuˆ(s)、oauˆ(s)和obuˆ(s)分别为输入电压、输出支路a和b的输出电压的小信号扰动量。
SIDOCCMBuck变换器的主开关管Si和输出支路开关管Sb分别受输出支路a的输出电压Uoa和输出支路b的输出电压Uob反馈控制,而输出支路开关管Sa由输出支路b的反相控制脉冲控制。结合式(3)—(5),可以得到输出支路a和b的输出/控制传递函数G11(s)、G22(s)分别为
把SIDOCCMBuck变换器的两路输出电流看成系统输入、两路输出电压看成系统输出,则可将SIDOCCMBuck变换器等效为一个双输入双输出系统。根据式(6)—(12)给出的输出/控制传递函数、耦合传递函数、阻抗函数及交叉影响传递函数,可得图4所示SIDOCCMBuck变换器的功率级小信号模型。基于图4,可以分析SIDOCCMBuck变换器输出支路间的交叉影响。输出支路a的输出电流通过交叉影响传递函数Z12(s)影响输出支路b的输出电压;输出支路b的输出电流通过交叉影响传递函数Z21(s)影响输出支路a的输出电压。
2电压控制SIDOCCMBuck变换器的交叉影响分析
根据图4所示SIDOCCMBuck变换器的功率级小信号模型,可建立电压控制SIDOCCMBuck变换器的小信号模型,以分析SIDOCCMBuck变换器输出支路间的交叉影响。
SIDOCCMBuck变换器有两个输出支路,因此至少需要两个控制回路。在图4所示SIDOCCMBuck变换器小信号模型中,从两个输出支路分别引入PI调节补偿函数F11(s)、F22(s)和PWM环节传递函数Gm1(s)、Gm2(s),得到如图5所示电压控制SIDOCCMBuck变换器的闭环小信号模型。