Buck Converter

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的反相转换器。

类型: AcausalElectricPowerSystems.Converters.Buck

图书馆中的路径:

/Physical Modeling/Electrical/Semiconductors & Converters/Converters/Buck Converter

资料描述

座 Buck Converter 它是根据连接的控制器和控制信号发生器降低直流电压的转换器。降压转换器也称为降压稳压器，因为它们会降低电压幅度。

座 Buck Converter 允许您模拟具有一个开关器件的异步转换器或具有两个开关器件的同步转换器。以下类型的开关设备是可能的:

GTO -可锁定晶闸管。有关设备的伏安特性（VAC）的信息，请参阅 GTO.
Ideal Semiconductor Switch -完美的半导体控制开关。有关设备规格的信息，请参阅 Ideal Semiconductor Switch.
IGBT -开关电路的理想绝缘栅双极晶体管。有关设备规格的信息，请参阅 IGBT (Ideal, Switching).
MOSFET -完美 -用于开关电路的沟道MOSFET。有关设备规格的信息，请参阅 MOSFET (Ideal, Switching).
Thyristor -具有分段线性VAC的晶闸管。有关设备规格的信息，请参阅 Thyristor (Piecewise Linear).
Averaged Switch -平均转换器。控制信号端口*G*取`0`到`1`范围内的值。当*G*的值为'0’或'1`时, Averaged Switch 分别全开或全闭。密钥的行为类似于块 Ideal Semiconductor Switch 用反平行二极管。当*G*的值在`0`和`1`之间时, Averaged Switch 部分打开。可以使用脉冲宽度调制单元对信号进行平均（PWM）一定时间内。这允许您执行模型子采样并使用调制信号而不是PWM信号。

转换器的拓扑结构

Buck Converter 它可以被建模为具有物理信号的定向门控制端口的异步转换器，或者作为具有电气控制端口的同步转换器。要选择转换器的拓扑，请设置参数 Modeling option 意义:

Nonsynchronous converter -异步转换器，具有额外的方向和电气门控制端口。
Synchronous converter -具有多路复用栅极信号的同步转换器。

异步降压转换器的型号包含开关器件、二极管、电感器和输出电容器。 buck converter 1

同步降压转换器模型包含两个开关器件，一个电感器和一个输出电容器。 buck converter 2

在每种情况下，电容器平滑输出电压。

保护措施

在同步转换器模型中，您可以为S2开关器件打开内置的保护二极管。内置二极管通过提供用于反向电流的导电路径来保护半导体器件。当半导体器件突然切断对负载的电压供应时，电感负载会导致高反向电压浪涌。

要启用和配置内部保护二极管块，请使用参数组 Diode . 此表显示如何配置参数。 Model dynamics 取决于你的目标。

目标选择的价值内置保护二极管

目标	选择的价值	内置保护二极管
不要打开保护	`None`	非也。
打开保护	优先考虑仿真速度。	`Diode with no dynamics`	座 Diode
模型精度的优先级是准确指示反向模式下的电荷动态。	`Diode with charge dynamics`	动态块模型 Diode

不要打开保护

None

非也。

打开保护

优先考虑仿真速度。

Diode with no dynamics

座 Diode

模型精度的优先级是准确指示反向模式下的电荷动态。

Diode with charge dynamics

动态块模型 Diode

还可以包括用于每个开关装置的阻尼电路。阻尼电路包含串联连接的电阻器和电容器。它们保护开关器件免受感性负载断电时发生的高电压影响。阻尼电路还防止在开关装置上切换时产生过大的电流变化。

要为每个开关设备启用和配置阻尼器电路，请使用参数组 Snubbers .

将信号连接到栅极控制端口

异步转换器模型（Nonsynchronous converter）带方向控制端口选项（PS):
- 例如，从基本数学块创建定向控制信号，并将其连接到*G*端口。
异步转换器模型（Nonsynchronous converter）与电气控制端口的选项（Electrical):
- 将正直流信号连接到*G+*端口。
- 将负直流电压信号连接到*G-*端口。
同步转换器模型（Synchronous converter):
- 使用块将转换后的栅极控制信号多路复用到单个矢量中 Two-Pulse Gate Multiplexer.
- 将矢量信号连接到*G*端口。

平均换向器中的分段常数近似

如果为参数设置 Switching device 意义 Averaged Switch 并使用分区求解器block来创建模型。 Buck Converter 创建非线性分裂，因为平均模式的方程包括模式，它们是输入信号*G*的函数。要激活分段常数近似，请设置参数 Integer for piecewise constant approximation of gate input (0 for disabled) 值大于`0'。然后这个块将考虑模式作为具有固定范围的分段常数整数。这将以前的非线性分区转换为线性的、随时间变化的分区。

范围为`[0,K]的整数值，其中 -参数值 Integer for piecewise constant approximation of gate input (0 for disabled) ，现在与范围[0,1]中的实数值的每个模式相关联。块通过将初始模式除以计算分段常数近似的模式将其归一化回[0,1]`的范围:

假设和限制

只有平均PWM控制的脉冲转换器同时注册连续导通模式(CCM)和间歇导通模式(DCM)。平均占空比控制脉冲转换器仅捕获CCM。

港口

非定向

# 2+ — 正输出端
"电力"

Details

直流电压的正极端子2连接的电端口。

程序使用名称

p2

# 2– — 负输出端
"电力"

Details

直流电压的负极端子2连接的电端口。

程序使用名称

n2

# 1+ — 正输入端子
"电力"

Details

接直流电压正端1的电端口。

程序使用名称

p1

# 1– — 负输入端
"电力"

Details

接直流电压负端1的电端口。

程序使用名称

n1

# G+ — 开关器件的正极端
"电力"

Details

开关器件的正栅极端子连接的电端口。

依赖关系

要使用此端口，请设置参数 Modeling option 意义 Nonsynchronous converter 而对于参数 Gate-control port 意义 Electrical.

程序使用名称

gate_p

# G– — 开关器件的负端
"电力"

Details

开关器件的负栅极端子连接的电端口。

依赖关系

要使用此端口，请设置参数 Modeling option 意义 Nonsynchronous converter 而对于参数 Gate-control port 意义 Electrical.

程序使用名称

gate_n

# G — 快门接触
"电力"

Details

开关的栅极触点连接的电端口。

依赖关系

要使用此端口，请设置参数 Modeling option 意义 Synchronous converter.

程序使用名称

gate_port

输入

# G — 快门触点（输出）
'标量`

Details

开关门相连的控制信号端口。

依赖关系

要使用此端口，请设置参数 Modeling option 意义 Nonsynchronous converter 而对于参数 Gate-control port 意义 PS.

数据类型	'漂浮64`
复数支持	非也。

参数

Parameters

# Modeling option — 异步或同步变换器的仿真
Nonsynchronous converter | Synchronous converter

Details

选择异步或同步转换器模型。

值	`Nonsynchronous converter` \| `Synchronous converter`
默认值	`Nonsynchronous converter`
程序使用名称	`topology`
可计算	是

Switching Device

# Gate-control port — 定义控制端口：定向或电动
PS | Electrical

Details

方向或电动开关闸控制口。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Modeling option 意义 Nonsynchronous converter.

值	`PS` \| `Electrical`
默认值	`PS`
程序使用名称	`gate_control_port`
可计算	是

Details

换器的开关装置的类型。同步模型的开关是相同的.

值	`GTO` \| `Ideal Semiconductor Switch` \| `IGBT` \| `MOSFET` \| `Thyristor` \| `Averaged Switch`
默认值	`Ideal Semiconductor Switch`
程序使用名称	`switching_device_type`
可计算	是

# On-state resistance — 导通状态下的电阻
Ohm | GOhm | MOhm | kOhm | mOhm

Details

接通时阳极和阴极之间的电阻。

对于不同类型的开关器件，参数 On-state resistance 计算如下:

为 GTO -电压相对于电流的变化率高于正向电压。
为 Ideal Semiconductor Switch -设备打开时的阳极-阴极电阻。
为 IGBT -器件导通时的集电极-发射极电阻。
为 Thyristor -设备打开时的阳极-阴极电阻。
为 Averaged Switch -器件开启时阳极-阴极的电阻。

计量单位	`Ohm` \| `GOhm` \| `MOhm` \| `kOhm` \| `mOhm`
默认值	`0.001 Ohm`
程序使用名称	`R_on`
可计算	是

# Off-state conductance — 关状态下的导电性
S | mS | nS | uS | 1/Ohm

Details

阳极-阴极导电被关闭。

器关断时导通。值必须小于，在哪里 -参数值 On-state resistance .

对于不同类型的开关器件，静止时的电阻计算如下:

为 GTO -阳极-阴极导电性。
为 Ideal Semiconductor Switch -阳极-阴极导电性。
为 IGBT -集电极-发射极电导率。
为 MOSFET -漏极-源极导电性。
为 Thyristor -阳极-阴极的电导率。

计量单位	`S` \| `mS` \| `nS` \| `uS` \| `1/Ohm`
默认值	`1.0e-5 1/Ohm`
程序使用名称	`G_off`
可计算	是

# Threshold voltage — 阈值电压
V | MV | kV | mV

Details

栅极-阴极电路的阈值电压。当栅极-阴极电路电压超过此值时，开关导通。对于不同类型的开关器件，参数 Threshold voltage 计算如下:

为 Ideal Semiconductor Switch -栅极-阴极电压。
为 IGBT -栅极-发射极电压。
为 MOSFET -栅极-源极电压。

计量单位	`V` \| `MV` \| `kV` \| `mV`
默认值	`6.0 V`
程序使用名称	`V_threshold`
可计算	是

# Forward voltage — 直流电压
V | MV | kV | mV

Details

对于不同类型的开关器件，参数 Forward voltage 计算如下:

为 GTO -阳极和阴极块端口所需的最小电压，使器件的伏安特性（VAC）的斜率为，在哪里 -参数值 On-state resistance .
为 IGBT -集电极和发射极端口所需的最小电压，使VAX二极管的斜率为，在哪里 -参数值 On-state resistance .
为 Thyristor -打开设备所需的最小电压。

计量单位	`V` \| `MV` \| `kV` \| `mV`
默认值	`0.8 V`
程序使用名称	`V_f`
可计算	是

# Gate trigger voltage, Vgt — 阈值电压
V | MV | kV | mV

Details

栅极-阴极电路的阈值电压。当栅极-阴极电路电压超过此值时，器件导通。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Switching device 意义 GTO.

计量单位	`V` \| `MV` \| `kV` \| `mV`
默认值	`1.0 V`
程序使用名称	`V_GT`
可计算	是

# Gate turn-off voltage, Vgt_off — 阈值电压
V | MV | kV | mV

Details

栅极-阴极电路的阈值电压。当栅极-阴极电路电压降至该值以下时，器件关闭。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Switching device 意义 GTO.

计量单位	`V` \| `MV` \| `kV` \| `mV`
默认值	`-1.0 V`
程序使用名称	`V_GT_off`
可计算	是

# Holding current — 阈值电流
A | MA | kA | mA | nA | pA | uA

Details

阈值栅极电流。当电流超过此值时，即使栅极和阴极之间的电压降至栅极致动电压以下，器件仍保持导通状态。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Switching device 意义 GTO.

计量单位	`A` \| `MA` \| `kA` \| `mA` \| `nA` \| `pA` \| `uA`
默认值	`1.0 A`
程序使用名称	`I_H`
可计算	是

# Drain-source on resistance — 开路电阻
Ohm | GOhm | MOhm | kOhm | mOhm

Details

漏极和源极之间的电阻，这也取决于栅极和源极之间的电压。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Switching device 意义 MOSFET.

计量单位	`Ohm` \| `GOhm` \| `MOhm` \| `kOhm` \| `mOhm`
默认值	`0.001 Ohm`
程序使用名称	`R_ds`
可计算	是

# Integer for piecewise constant approximation of gate input (0 for disabled) — 分段常数近似

Details

用于对栅极输入数据执行分段常数近似的整数。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Switching device 意义 Averaged Switch.

默认值	`0`
程序使用名称	`K`
可计算	是

Diode

# Model dynamics — 二极管模型
Diode with no dynamics | Diode with charge dynamics

Details

二极管的类型。以下选项是可能的:

Diode with no dynamics -选择此选项以使用块优先考虑仿真速度 Diode. 此选项默认用于异步转换器。
Diode with charge dynamics -选择此选项可使用开关二极管模块模型在反向模式下提高模型在电荷动态方面的精度。 Diode.

如果为参数 Switching device 值在设置中选择 Averaged Switch，此参数不显示，并为参数 Model dynamics 值自动设置 Diode with no dynamics.

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Modeling option 意义 Nonsynchronous converter.

值	`Diode with no dynamics` \| `Diode with charge dynamics`
默认值	`Diode with no dynamics`
程序使用名称	`protection_diode_parameterization_nonsynchronous`
可计算	是

# Forward voltage — 直流电压
V | MV | kV | mV

Details

阳极和阴极块上所需的最小电压，以使VAX二极管的斜率等于，在哪里 -参数值 On resistance .

计量单位	`V` \| `MV` \| `kV` \| `mV`
默认值	`0.8 V`
程序使用名称	`V_f_diode`
可计算	是

# On resistance — 开放过渡电阻
Ohm | GOhm | MOhm | kOhm | mOhm

Details

电压相对于电流的变化率高于参数设定的电压 Forward voltage .

计量单位	`Ohm` \| `GOhm` \| `MOhm` \| `kOhm` \| `mOhm`
默认值	`0.001 Ohm`
程序使用名称	`R_on_diode`
可计算	是

# Off conductance — 闭合结电导率
S | mS | nS | uS | 1/Ohm

Details

反向偏置二极管的电导率。

计量单位	`S` \| `mS` \| `nS` \| `uS` \| `1/Ohm`
默认值	`1.0e-5 1/Ohm`
程序使用名称	`G_off_diode`
可计算	是

# Junction capacitance — 转移能力
F | mF | nF | pF | uF

Details

二极管结的容量。

计量单位	`F` \| `mF` \| `nF` \| `pF` \| `uF`
默认值	`50.0 nF`
程序使用名称	`C_diode`
可计算	是

# Peak reverse current, iRM — iRM测量期间的峰值反向电流
A | MA | kA | mA | nA | pA | uA

Details

外部测试电路测得的最大返回电流。

计量单位	`A` \| `MA` \| `kA` \| `mA` \| `nA` \| `pA` \| `uA`
默认值	`-235.0 A`
程序使用名称	`i_rm_diode`
可计算	是

# Initial forward current when measuring iRM — iRM测量期间的初始正向电流
A | MA | kA | mA | nA | pA | uA

Details

测量峰值反向电流时的初始正向电流。此值必须大于零。

计量单位	`A` \| `MA` \| `kA` \| `mA` \| `nA` \| `pA` \| `uA`
默认值	`300.0 A`
程序使用名称	`i_f_diode`
可计算	是

# Rate of change of current when measuring iRM — iRM测量期间电流的变化率
A/s | A/us

Details

测量峰值反向电流时的电流的变化率。

计量单位	`A/s` \| `A/us`
默认值	`-50.0 A/us`
程序使用名称	`diode_current_change_rate`
可计算	是

# Reverse recovery time parameterization — 类型的反向恢复时间确定
Specify stretch factor | Specify reverse recovery time directly | Specify reverse recovery charge

Details

块中设置反向恢复时间的方法。选择时 Specify stretch factor 或 Specify reverse recovery charge 您可以指定块将用于计算反向恢复时间的值。

值	`Specify stretch factor` \| `Specify reverse recovery time directly` \| `Specify reverse recovery charge`
默认值	`Specify stretch factor`
程序使用名称	`t_rr_diode_parameterization`
可计算	是

# Reverse recovery time stretch factor — 反向恢复时间的拉伸系数

Details

块用于计算参数的值 Reverse recovery time, trr . 与指定反向恢复电荷相比，指定拉伸系数是参数化反向恢复时间的更简单方法。拉伸系数的值越高，反向恢复电流耗散的时间越长。

默认值	`3.0`
程序使用名称	`t_rr_factor_diode`
可计算	是

# Reverse recovery time, trr — 反向恢复时间
d | s | hr | ms | ns | us | min

Details

当二极管两端的电压从正向偏置反转到反向时，二极管关闭所需的时间。

初始电流通过零过渡的瞬间（当二极管关闭时）与电流下降到小于峰值电流的10％的瞬间之间的间隔。

参数值 Reverse recovery time, trr 必须有超过参数值。 Peak reverse current, iRM ，除以参数值 Rate of change of current when measuring iRM .

计量单位	`d` \| `s` \| `hr` \| `ms` \| `ns` \| `us` \| `min`
默认值	`15.0 us`
程序使用名称	`t_rr_diode`
可计算	是

# Reverse recovery charge, Qrr — 反向恢复费用
C | Ah | mC | nC | uC | MAh | kAh | mAh | s*uA

Details

块用于计算参数的值 Reverse recovery time, trr . 如果在块参数中指定反向恢复时间值作为反向恢复时间确定的类型而不是反向恢复时间值，则使用此参数。

反向恢复电荷是二极管关断后继续耗散的总电荷。值必须小于，在哪里

-为参数指定的值 Peak reverse current, iRM ;
-为参数指定的值 Rate of change of current when measuring iRM .

计量单位	`C` \| `Ah` \| `mC` \| `nC` \| `uC` \| `MAh` \| `kAh` \| `mAh` \| `s*uA`
默认值	`1500.0 s*uA`
程序使用名称	`Q_rr_diode`
可计算	是

# Model dynamics — 二极管模型
None | Diode with no dynamics | Diode with charge dynamics

Details

二极管的类型。以下选项是可能的:

None -此选项不适用于异步转换器。
Diode with no dynamics -选择此选项以使用块优先考虑仿真速度 Diode. 此选项默认用于异步转换器。
Diode with charge dynamics -选择此选项可使用开关二极管模块模型在反向模式下提高模型在电荷动态方面的精度。 Diode.

如果为参数 Switching device 值在设置中选择 Averaged Switch，此参数不显示，并为参数 Model dynamics 值自动设置 Diode with no dynamics.

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Modeling option 意义 Synchronous converter.

值	`None` \| `Diode with no dynamics` \| `Diode with charge dynamics`
默认值	`Diode with no dynamics`
程序使用名称	`protection_diode_parameterization_synchronous`
可计算	是

LC filter

# Inductance — 电感,电感
H | mH | nH | uH

Details

LC滤波器的电感。

计量单位	`H` \| `mH` \| `nH` \| `uH`
默认值	`1.0e-6 H`
程序使用名称	`L_f`
可计算	是

# Inductor series resistance — 电感器的串联电阻
Ohm | GOhm | MOhm | kOhm | mOhm

Details

电感器的串联电阻。

计量单位	`Ohm` \| `GOhm` \| `MOhm` \| `kOhm` \| `mOhm`
默认值	`0.0 Ohm`
程序使用名称	`R_l`
可计算	是

# Capacitance — 货柜
F | mF | nF | pF | uF

Details

LC过滤器容量。

计量单位	`F` \| `mF` \| `nF` \| `pF` \| `uF`
默认值	`1.0e-7 F`
程序使用名称	`C_f`
可计算	是

# Capacitor effective series resistance — 电容器电阻
Ohm | GOhm | MOhm | kOhm | mOhm

Details

电容器的串联电阻。

计量单位	`Ohm` \| `GOhm` \| `MOhm` \| `kOhm` \| `mOhm`
默认值	`1.0e-6 Ohm`
程序使用名称	`R_f`
可计算	是

Snubbers

# Snubber — 描述缺失

Details

描述缺失

默认值	`false (关掉)`
程序使用名称	`snubber_option`
可计算	是

# Snubber capacitance — 描述缺失
F | mF | nF | pF | uF

Details

描述缺失

计量单位	`F` \| `mF` \| `nF` \| `pF` \| `uF`
默认值	`1.0e-7 F`
程序使用名称	`C_s`
可计算	是

# Snubber resistance — 描述缺失
Ohm | GOhm | MOhm | kOhm | mOhm

Details

开关装置阻尼器的电阻。

计量单位	`Ohm` \| `GOhm` \| `MOhm` \| `kOhm` \| `mOhm`
默认值	`0.1 Ohm`
程序使用名称	`R_s`
可计算	是