Лавренов Алексей Игоревич - ассистент, кафедра радиоволновых процессов и технологий Института радиоэлектроники и информатики.
119454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78
Aleksey I. Lavrenov - Assistant, Department of Radio Wave Processes and Technology, Institute of Radio Electronics and Informatics.
78, Vernadskogo pr., Moscow, 119454
Битюков Владимир Ксенофонтович - д.т.н., профессор, профессор кафедры радиоволновых процессов и технологий Института радиоэлектроники и информатики. ResearcherID Y-8325-2018, Scopus Author ID 6603797260.
119454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78
Vladimir K. Bityukov - Dr. Sci. (Eng.), Professor, Department of Radio Wave Processes and Technologies, Institute of Radio Electronics and Informatics, ResearcherID Y-8325-2018, Scopus Author ID 6603797260.
78, Vernadskogo pr., Moscow, 119454
Цели. DC/DC-преобразователь, построенный по топологии SEPIC, является униполярным электронным устройством, которое обеспечивает преобразование входного положительного напряжения в стабилизированное выходное напряжение той же полярности с возможностью его регулирования как ниже входного напряжения, так и выше. Цель статьи – выполнить анализ DC/DC-преобразователя в обеих фазах его работы. Для каждой из фаз необходимо составить эквивалентные схемы и получить характеризирующие дифференциальные уравнения с помощью правил Кирхгофа. Каждую систему дифференциальных уравнений нужно привести к виду Коши для дальнейшего преобразования в предельную непрерывную математическую модель, а каждую систему уравнений преобразовать в матричный вид и впоследствии объединить в единую матричную систему.
Методы. Задача построения предельной непрерывной математической модели решена с использованием правил Кирхгофа. Для компьютерного моделирования была применена программа Multisim. Это позволило сопоставить результаты расчета постоянных токов и напряжений и моделирования.
Результаты. Показано, что фазовые координаты математической модели стремятся к значениям реальных токов и напряжений преобразователя при частоте коммутации силового ключа более 200 кГц. Установлено достаточно хорошее соответствие расчетных значений токов и напряжений и их значений, полученных с помощью моделирования (при вариации коэффициента заполнения и частоты коммутации).
Выводы. Полученная предельная непрерывная математическая модель DC/DC-преобразователя, построенного по топологии SEPIC, позволяет оценить зависимость токов, протекающих через обмотки дросселей, и напряжения на конденсаторах от ряда параметров. Предельная непрерывная математическая модель DC/DC-преобразователя, построенного по топологии SEPIC, является базой его схемотехнического проектирования и физико-математического анализа.
Objectives. A DC/DC converter based on SEPIC topology is a unipolar electronic device which converts an input positive voltage into a stabilized output voltage of the same polarity. It also has the ability to regulate polarity both below and above the input voltage. The aim of the paper is to analyze the DC/DC converter in its both operation phases, as well as to draw up equivalent circuits and obtain characterizing differential equations using Kirchhoff’s rules for each phase. Each system of differential equations is reduced to Cauchy equations, in order to be further transformed into a limiting continuous mathematical model. Each system of equations is converted into a matrix form and subsequently combined into a single matrix system.
Methods. The construction of a limiting continuous mathematical model was accomplished using Kirchhoff’s rules. Multisim software was used for the computer simulation, thus enabling the calculated results of direct currents and voltages to be compared to those of the simulation.
Results. Results show that the phase coordinates of the mathematical model tend towards the values of real currents and voltages of the converter at a switching frequency higher than 200 kHz. Fairly good agreement is established between the calculated values of currents and voltages and the values obtained by simulation (with varying fill factor and switching frequency).
Conclusions. The resulting limiting continuous mathematical model of the DC/DC converter based on SEPIC topology allows for an estimation of the dependence of the currents flowing through the inductor windings and the voltages across the capacitors on a number of parameters. The limiting continuous mathematical model of the DC/DC converter based on SEPIC topology is the basis for its circuit design and physical-and-mathematical analysis.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.