Badania symulacyjne charakterystyk przetwornic buck i boost z uwzględnieniem rezystancji pasożytniczych

• Autorzy: Walczak M.
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W niniejszej pracy przedstawiono transmitancje opisujące wpływ zmian napięcia wejściowego oraz współczynnika wypełnienia na amplitudę napięcia wyjściowego dwóch popularnych przetwornic BUCK i BOOST. Wspomniane transmitancje są modelami małosygnałowymi przebiegów uśrednionych na okres kluczowania wyżej wymienionych przetwornic. Przy pomocy programu Scilab wykonano symulacje tych modeli w dziedzinie częstotliwości i czasu. Przedstawione wyniki symulacji stanowią odpowiedź układu na skokowe oraz okresowe zmiany zarówno napięcia wejściowego jak i współczynnika wypełnienia oraz przedstawiają różnice pomiędzy trzema modelami przetwornic, które uwzględniają: wszystkie, część lub nie uwzględniają żadnych rezystancji pasożytniczych. Znaczenie poszczególnych charakterystyk przetwornic zostało wyjaśnione w tekście pracy.

EN

Two popular DC-DC power converters (BUCK and BOOST) have been discussed. Models of line-to-output and control-to-output transfer functions, considering all parasitic resistances, have been recalled. Based on those models examples of simulations corresponding to characteristics in frequency and time domain have been presented. The simulations have been performed with free of charge program called Scilab. All parameters of converters’ elements used for the simulations, including parasitic resistances, have been acquired during measurements. It means that simulated converters refer to a good approximation of real device which has been built and tested. Practical meaning of every simulation has been explained. The paper reveals differences between simulations of models considering three types of mathematical models which include: all, some of and none of a parasitic resistances. It is shown that simulations generated according to models considering only parasitic resistances of inductor and capacitor are substantially different from simulations achieved based on model, which additionally considers parasitic resistances of switching elements (transistor and diode).

Słowa kluczowe

PL

BUCK; BOOST; przetwornica; step-down; step-up; charakterystyki przetwornic; rezystancje pasożytnicze

EN

BUCK; BOOST; step-down; step-up; DC-DC converter; characteristics of converters; parasitic resistance

• Wydawca: Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Koszalińskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Wydziału Elektroniki i Informatyki Politechniki Koszalińskiej
• Rocznik: 2013
• Tom: Nr 5
• Strony: 37--53
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Walczak M.

• Katedra Systemów Elektronicznych Wydział Elektroniki i Informatyki Politechnika Koszalińska

Bibliografia

• 1. Erickson R.W., Maksimovic D., Fundamentals of Power Electronics Second Edition, University of Colorado, Boulder
• 2. Biolkova V., Kolka Z., Biolek D., State-Space Averaging (SSA) Revisited: On the Accuracy of SSA-Based Line-To-Output Frequency Responses of Switched DC-DC Converters, WSEAS TRANSACTIONS on CIRCUITS and SYSTEMS , Issue 2, VOL. 9, February 2010
• 3. Janke W., Averaged models of pulse-modulated DC-DC power converters. Part I. Discussion of standard methods, Archives Of Electrical Engineering VOL 61 (4), pp. 609-631 (2012)
• 4. Janke W., Averaged models of pulse-modulated DC-DC power converters. Part II: Models based on the separation of variables, Archives Of Electrical Engineering VOL. 61 (4), pp. 633-654 (2012)
• 5. Middlebrook R.D., Ćuk S., A General Unified Apprroach To Modelling Switching-Converter Power Stages, IEEE Power Electronics Specialists Conference, June 8-10, 1976, Cleveland, OH.
• 6. Vorperian V., Simplified Analysis of PWM Converters Using Model of PWM Switch Part I: Continuous Conduction Mode, IEEE Transactions On Aerospace And Electronic Systems VOL. 24, N0. 3 May 1990
• 7. Dijk E., Spruijt J.N., Sullivan M.O., PWM-switch modeling of DC-DC converters, IEEE Transactions On Power Electronics, VOL. 10, NO. 6, November 1995
• 8. Jinno M., Chen P., Lai Y., Harada K., Investigation on the Ripple Voltage and the Stability of SR Buck Converters Witch High Output Current and Low Output Voltage, IEEE Transactions On Industrial Electronics. VOL. 57. NO3. March 2010
• 9. Janke W., Bączek M., Walczak M., Output characteristics of step-down (Buck) power converter
• 10. Janke W., Walczak M., Bączek M., Wpływ elementów pasożytniczych na charakterystyki wejściowe i wyjściowe impulsowych przetwornic napięcia, Modelowanie, Symulacja I Zastosowania W Technice, Kościelisko, 18-22 czerwca 2012r.
• 11. Walczak M., Symulacje charakterystyk wejściowych i wyjściowych impulsowych przetwornic napięcia stałego w trybie CCM, XIV International PhD Workshop OWD 2012, 20-23 October 2012
• 12. Bolkowski S., Teoria Obwodów Elektrycznych, wyd. ósme, Warszawa, WNT. 2005 Badania symulacyjne charakterystyk przetwornic buck i boost… 53