DCDC右半零点的物理意义

右半零点的物理意义

在boost与buck-boost变换器中我们都遇见了右半零点，这里我们将进行研究和分析右半零点的物理意义

一、电路中右半零点的形成

在常见的电路例如boost电路中，当在初始时刻（即t=0）负载电流突增，电容 C 需立刻放电供给负载；但电感 L 的电流 不能突变导致输出电压 Vₒ暂时下降，随即电路进入过渡阶段（即t>0）开关管开始工作，电感 L 两端获得正向电压，电感电流逐渐上升；电感开始向电容 C 和负载同时供电，电容 C 的放电速度减慢 Vₒ下降至最低点后，逐渐回升 电感能量逐渐补充；最后电路进入稳态阶段（即t→∞）电感电流稳定在新的稳态值（IL = Iₒ + IC，IC 为电容充电电流），电容 C 充放电平衡 Vₒ回升至目标稳态值。

二、右半零点的数学模型

右半零点的标准形式为

在这里插入图片描述

其传递函数框图为

在这里插入图片描述

其中ɯz在boost中为D’ ^2R/L,在buck-boost中为D’ ^2R/DL。

三、右半零点的消除

1、硬件拓扑优化 通过修改电路拓扑，打破电感与电容的直接耦合，或用多相 / 隔离结构缓冲能量传递，让右半零点直接消失（或被推到高频区）。在变换器电路中可以改变拓扑结构如改为：反激变换器、正激变换器、LLC 谐振变换器（隔离型）；SEPIC 变换器、Cuk 变换器（非隔离型）；其中隔离型拓扑（反激 / 正激）是通过变压器分离输入侧电感（原边）与输出侧电容（副边），能量传递经磁耦合缓冲，避免 “电感电流延迟→电容放电” 的冲突；而非隔离型拓扑（SEPIC/Cuk）则是采用 “电感 - 电容 - 电感” 的储能链，中间电容起到能量缓冲作用，让电感电流的调整不会直接导致输出电容反向放电。这样：就能从根源消除右半零点。 2、采用交错并联拓扑 在无法替换拓扑的电路中，也可以采用 “多相交错并联” 可大幅抬高右半零点频率，使其影响可忽略：其方法是2 路或 4 路 Boost 变换器并联，开关管相位错开（如 2 相交错，相位差 180°）。 3、进行补偿 该方法将在后面介绍。