电感与负载对V2控制Buck变换器的动力学影响

0引言

微处理器电子设备要求电源模块具有快速的负载瞬态响应速度，而传统的电压型[1]和电流型[2]PWM控制技术，因负载响应速度慢而无法满足其负载响应速度要求。文献[3]提出了V2控制技术，利用输出电容等效串联电阻采样输出电容电流信息作为调制信号，大大提高了变换器的负载响应速度，可以满足微处理器对负载响应速度的要求。

现有文献[4]～[5]的研究表明，输出电容时间常数对V2控制开关变换器的稳定性有着很大的影响。当时间常数较大时，V2控制Buck变换器工作在稳定的周期1；当时间常数较小时，变换器工作在不稳定态。然而，当时间常数较小时，电感和负载电阻的变化将如何影响V2控制Buck变换器动力学行为，尚未有文献记载。

分岔分析可有效揭示开关变换器中存在的复杂非线性现象[6-9]，以及参数变化对其动力学行为的影响。本文将通过建立V2控制Buck变换器的离散映射模型，利用Matlab仿真软件画出电感和负载电阻的分岔图，并分析其变化对变换器的动力学行为影响[10-11]。

1V2控制Buck变换器与离散映射模型

1.1工作原理

V2控制Buck变换器的电路原理图如图1所示。其中功率级电路由输入电压E、开关管S、二极管D、电感L、输出电容C及其等效串联电阻(equivalent series resistance,ESR)r和负载R组成；控制电路由误差放大器、比较器、RS触发器、时钟脉冲CP构成。在开关周期开始时，时钟信号使RS触发器输出VP为高电平，开关管S导通，二极管D关断，输出电压增加。当输出电压增加到控制电压vk时，开关管S关断，直至下一个开关周期开始。……