1、從輸入到輸出的串聯(lián)諧振變換器小信號模型張衛(wèi)平 毛鵬 張瑞北方工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院北京市石景山區(qū)晉元莊5號路Email：zwp【摘要】諧振變換器的模型按承載信號的種類可以分為穩(wěn)態(tài)模型、小信號模型。其中穩(wěn)態(tài)模型主要用于求解變換器在穩(wěn)態(tài)工作時的工作點；小信號模型用于模擬低頻交流小信號分量在變換器中的傳遞過程，是分析與控制變換器的有力數(shù)學(xué)工具，具有重要意義；本文詳細介紹了新的從輸入到輸出的串聯(lián)諧振變換器小信號模型建立的方法，所建立的模型與實際計算及仿真結(jié)果基本吻合。關(guān)鍵詞：串聯(lián)諧振變換器 小信號模型The small-signal model for series resonant converter

2、 from input-to-outputZhang Weiping Mao Peng Zhang RuiCollege of Information Engineering, China University of Technology JinYuanZhuang Road NO.5 ShijingShan District Beijing 100041,P.R. ChinaEmail：zwpAbstract There are two basic models to analyze the converter. The steady state model is employed to a

3、nalyze the quiescent operating point; the small-signal model hasing significant meaning is employed to simulate process of low frequency and small amplitude AC signal transmission in converter, which is the powerful mathematical tools to analyze and control the converter. The small-signal model for

4、series resonant converter from input-to-output using a new method is presented in this paper and the model is in good agreement with the simulation and measurement result.Keyword: series resonant converter small-signal model一 前言諧振型變換器中含有一個LC諧振槽路。在一個開關(guān)時區(qū)，或多個開關(guān)時區(qū)內(nèi)，諧振槽路中各電量為正弦量，或者其有用的成分為正弦量。正弦量的幅值是在大范圍

5、內(nèi)變化，因此在研究PWM型變換器所使用的“小紋波假設(shè)”在諧振槽路的小信號建模中不再適用。在小信號建模方面，諧振變換器采用基波擾動法。諧振變換器小信號分析主要有擴展描述函數(shù)法，采樣數(shù)據(jù)法和離散時域法等。本文介紹一種基于穩(wěn)態(tài)模型的，從輸入到輸出的串聯(lián)諧振變換器小信號模型建立的具體方法！這種方法相對以上分析方法，簡單，實用，并且與實驗，仿真結(jié)果相吻合。二 從輸入到輸出的串聯(lián)諧振小信號模型如圖1示，當(dāng)輸入電壓有一個小信號低頻擾動，輸入電壓圖 1輸入擾動時，諧振電路框圖 （1） （2）是穩(wěn)定工作頻率.設(shè)諧振槽路電壓傳輸函數(shù)，經(jīng)過諧振網(wǎng)絡(luò)后，整流網(wǎng)絡(luò)的輸入信號為 （3）令 （4）因為，且，所以同理可得因為

6、且，所以 （5）因為且，所以與不會改變的極性。則加在低通濾波器的有效信號為 （6）基于上述分析可以得到的電路小信號模型，如圖2示：圖 2 從諧振槽路的輸入電壓到輸出的串聯(lián)諧振小信號模型音頻衰減率的等效電路（7）（8）（9）下面研究與之間的關(guān)系。串聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性和相頻特性如圖3所示。當(dāng)在附近，與近似成線性關(guān)系，因此，則圖 3 串聯(lián)諧振槽路頻率特性擾動信號為 (10)如果LPF的電流傳遞函數(shù)用則音頻衰減率的公式為 （11）當(dāng)然如果對上式進一步在做近似，可得， （12）因為所以 （13）輸入端的小信號模型如圖4示：圖4輸入端小信號模型三 仿真及其實驗結(jié)果圖5仿真電路示意圖圖5為仿真電路示意圖。

7、輸入電壓Vs(t) = Cs=7.4n,L=1.45m,C=2.24n,Rload=27.36,RL= 4.3721(電感的等效電阻)圖6，7為輸出電壓V(1,2)的時域波形及其頻域展開圖 6 輸出電壓V(1,2)的時域波形圖 7 輸出電壓V(1,2)的FFT展開實驗中用TDS 5000示波器輸出的時域波形及其頻譜展開如圖8，9示。圖 8 輸出電壓V(1,2)的時域波形Fig.9 輸出電壓的頻譜展開比較三者結(jié)果：實驗結(jié)果：仿真結(jié)果: ，誤差為 4.35%，理論結(jié)果：，誤差為 -6.39%.可以看出，實驗結(jié)果，理論計算，仿真結(jié)果三者基本吻合！三 結(jié)論這篇論文提出了一種的新的，簡單的，實用的，并且是被仿真和實驗證明是正確的，從輸入端到輸出端的串聯(lián)諧振變換器的小信號模型！根據(jù)這個模型，我們可以設(shè)計出諧振變換器的補償網(wǎng)絡(luò)！根據(jù)這種建模思想，我們亦可以得到并聯(lián)，串并聯(lián)等其