理想buck变换器模型与非理想buck变换器模型

Buck变换器考虑其非理想寄生参数的等效电路如图1所示，其中有源开关功率MOSFET等效为开关S和导通电阻RS的串联，二极管D等效为开关D、正向压降VD和导通电阻RD的串联，RL、RC分别为滤波电感L、滤波电容C的等效串联电阻。假设开关元件S的开关周期为TS，导通时间为Ton，则占空比D=Ton/TS。

图1  考虑寄生参数的非理想Buck变换器等效电路

对于CCM模式下考虑电感电流纹波影响的非理想Buck变换器，流过电感以及两个开关管上的电流波形如图2所示。

图2  CCM模式下Buck变换器各电流波形

设电感电流iL（t）在一个开关周期内的最大值为Imax，最小值为Imin，则电感电流iL（t）可以表示为：

用相同的方法便可以得到有源功率开关管S的导通电阻RS和续流二极管D支路中寄生电阻RD折算到电感支路中的等效平均电阻

将续流二极管D支路中寄生电压VD折算到电感支路中的等效平均电压为：

VE=（1－D）VD（9）

电感L本身的等效串联电阻为RL，最后将电感支路上三个串联等效寄生电阻合并，得到电感支路上总的等效平均电阻为：

至此，已经根据能量守恒原理，求出两个开关元件寄生参数的等效平均值，并将他们折算到电感支路中，此时的Buck变换器等效电路模型如图3所示。

图3  等效变换后的CCM模式下非理想Buck变换器等效电路模型