
使用模擬器進行計算模擬,可以幫助工程師在設計階段有效避免成本、機械損失。在進行仿真測試時,boost電路輸出電壓出現峰值問題是比較常見的,通常與模型的自帶參數、電路設計缺陷、電壓輸出不穩定等問題有關。下面我們將通過一個案例,為大家解讀怎樣才能夠有效的在模擬測試階段避免boost電路輸出電壓出現峰值問題。
案例情況
使用仿真模擬器進行boost線路模擬,在操作中的具體參數為:輸入電壓24-48V,輸出電壓380V,P_out為500W。
峰值情況如下圖所示:
專家分析
依據波形和具體的參數進行分析后,可以判定造成峰值的主要原因是由于模型自帶的寄生參數導致的。
我們可以從數學角度定性分析一下。仿真的是固定Duty的Voltage Mode control Boost輸出對階躍輸入的響應,從輸入到輸出的傳函為:
其中,Q值計算的具體過程如下:
我們知道,小信號分析的前提條件是在電路處于穩態DC工作點,假設在變量穩態時加上幅值非常小的AC擾動信號。于是該問題就變成了典型的二階系統階躍響應分析,影響到輸出電壓的那個峰值大小及形狀的主要因素就是這個Q值。
而二階系統的階躍響應可估算為:
所謂的二階系統的階躍響應也就是模型自帶的寄生參數,包括電感、電容Esr,二極管、MOS導通電阻等。想要避免峰值的產生,可以加閉環控制,也可以選擇加軟啟動,相位裕度弄到70度以上就不會有過沖了,能夠有效的防止峰值產生。
總結
通過對該案例的分析我們可以看出,模型自帶參數往往會在仿真測試階段造成峰值。而在實際設計的過程中想要避免峰值出現,工程師可以在電路系統設計時自主設定相應的參數值,并圍繞電感、電容、MOS電阻等方面進行多方面的排查篩選,避免峰值產生。
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