- 上一篇：FETD方法有限元国内外研究现状综述
- 下一篇：超声消隐技术国内外研究现状
DC/DC开关变换器因其转换效率高等突出的优势一直以来都受到人们的广泛关注，一直在国防以及民用的各大被广泛使用。常见的DC/DC开关变换器如
图1-1 常见DC/DC开关变换器
根据开关的占空比控制方式的不同，DC/DC开关变换器可以分为两个大类：PWM（脉宽调制）和PFM（脉频调制）。对于 PWM 方式而言，开关频率恒定，对采用变压器耦合输出级的系统来说特别有利，恒频特性能有效确保相关的磁学设计。此外，因为切换频率是固定不变的，故能简化环境中由变换器所产生的射频或电磁干扰的滤除和屏蔽设计。正是因为这些特点，早期的开关变换器多采用PWM控制方式。和 PWM 方式相比，PFM方式易产生嗓声干扰，输出滤波较复杂，但由于开关导通或关断时间固定，使得感的设计较为容易，同时 PFM 方式最大的优点在于负载调节率高，而且轻载时可以获得较高的转换效率，非常适于便携式设备。目前很多应用于便携式设备的 DC/DC 开关变换器同时集成了两种控制方式以进行折衷：正常工作时采用 PWM 方式以减小噪声干扰，待机工作时则采用 PFM 方式以获得高的电源利用效率。近年来，开关变换器朝着提高集成度、提高效率、提高控制精度和小型轻量化飞速发展。 42469
开关变换器的建模和分析是研究开关变换器的拓扑结构和控制方法的基础。随着开关变换器技术的发展,其建模方法也经历了不断发展的过程。开关变换器的建模方法一般可分为两大类数值法和解析法,如图所示 ：
DC/DC变换器建模方法分类
数值法（数字仿真法），就是用数值计算的方法，通过计算机的使用完成对电路的数值计算处理。数字仿真法又可以分为直接数值法和间接数值法。直接数字仿真法 是运用普遍使用的计算机软件（如 SPICE等）来获得开关变换器的数值解，直接数字法的优势在于在数值计算前只需要对某部分电路搭建仿真模型或者构造等效电路，而不需要构造整个开关变换器电路的仿真模型，省去大量的工作量，因此被广泛应用于DC/DC开关变换器的大信号瞬态和频域分析。而间接数字仿真法 恰恰相反，其优点在于整个计算数值解的过程很快，整个分析过程效率非常高。综上所述，数字仿真法的特点是直接利用算法计算得到数值结果而不是依靠系统工作过程本身，因此数值仿真法的缺点在于所求数值解物理意义不明确。
解析法是指用解析表达式来描述开关变换器特性,注重对工作机理的分析,在满足一定精度条件下,要求简单通用,能为设计提供较明了的依据。解析法又可以分为离散解析法和连续解析法两种。离散解析法 是以某一变量在一个周期中的若干个特定的离散点上的值为求解对象来建立差分方程,求解这个差分方程或通过变换得到变量解析式。离散解析法虽然精确度高,但是缺陷在于结果表达式太过复杂,导致难以指导设计,所以对离散模型的研究基本上处于停滞阶段。
与离散解析法相反的是,连续解析法近年来得到了很大的发展。连续解析法的核心是平均,因此连续解析法又称平均法,意指把一个周期内有两个以上不同拓扑的电路,在某种意义下进行平均,将时变电路变为非时变线性电路,在小信号的情况下线性化,从而能利用人们熟知的经典的线性电路理论和控制理论来解决非线性电路的工作。平均建模方法有两种常见的建模方法，即状态空间法以及电路平均法。它们的区别在于状态空间法把变换器状态变量进行平均，而电路平均法把电路拓扑结构进行“等效平均”。