[发明专利]一种通用开关电容建模模块及其建模方法

权利要求书

1.一种应用于开关电源的通用开关电容建模模块(GSCS)，其特征在于，模块共有6个端子，即0号端子、1号端子、2号端子、3号端子、4号端子和5号端子。上述端子连接外部线性电路，其中0号端子连接等效电压源v₀，1号端子连接等效电流源i₁，2号端子连接等效电流源i₂，3号端子连接等效电压源v₃，4号端子连接等效电压源v₄，5号端子连接等效电压源v₅。

GSCS模块内部包含两对互补工作的开关支路分别是(K₁(d))、(K₁’(d′))和(K₂(d))、(K₂’(d′))；其中，(K₁(d))、(K₁’(d′))构成左桥臂，(K₂(d))、(K₂’(d′))构成右桥臂；(K₁(d))、(K₁’(d′))互补工作，(K₂(d))、(K₂’(d′))互补工作。GSCS模块内部还包括一个等效可变电容(Ceq)和一个串联等效寄生电阻(r_eq)。

所述等效可变电容(Ceq)的正端连接GSCS模块的1号端子、电流源i₁₂的第一端、左桥臂有源开关(K₁(d))的第一端以及左桥臂互补开关(K₁’(d′))的第一端；等效可变电容的负端连接电阻(r_eq)的正端；所述串联等效寄生电阻(r_eq)的负端分别连接2号端子、电流源i₁₂的第二端、右桥臂有源开关(K₂(d))的第一端以及右桥臂互补开关(K₂’(d′))的第一端；所述左桥臂有源开关(K₁(d))的第二端连接GSCS模块的0号端子，左桥臂互补开关(K₁’(d′))的第二端连接4号端子，右桥臂有源开关(K₂(d))第二端连接5号端子，右桥臂互补开关(K₂’(d′))第二端连接3号端子。

所述通用开关电容建模模块工作模式分为A、B、C、D四种不同模式。如表一所示，模式A情况下，0号、1号、2号、3号、4号、5号、6号连接外部线性电路，主开关管K₁(d)、K₂(d)开通时，等效可变电容Ceq分别连接电压源v₀、v₅充电或放电；在主开关管K₁(d)、K₂(d)关断，互补开关K₁’(d′)、K₂’(d′)导通时，等效可变电容Ceq分别连接电压源v₃，v₄充电或放电；模式B情况下，3号或4号端子置空，其余端子连接外部线性电路，主开关管K₁(d)、K₂(d)开通时，等效可变电容Ceq分别连接电压源v₀，v₅充电或放电，主开关管K₁(d)、K₂(d)关断，互补开关K₁’(d′)、K₂’(d′)导通时，等效可变电容Ceq分别连接电流源i₁、i₁₂充电或放电；模式C情况下，1号或5号端子置空，其余端子连接外部线性电路，等效可变电容Ceq在主开关管K₁(d)、K₂(d)开通时，分别连接电流源i₂、i₁₂充电或放电，主开关管K₁(d)、K₂(d)关断，互补开关K₁’(d′)、K₂’(d′)导通时，等效可变电容Ceq分别连接电压源v₃，v₄充电或放电，模式D情况下，0号、3号端子置空或4号、5号端子置空，其余端子连接外部线性电路，等效可变电容Ceq在主开关管K₁(d)、K₂(d)开通时，等效可变电容Ceq分别连接电流源i₂、i₁₂充电或放电、在主开关管K₁(d)、K₂(d)关断，互补开关K₁’(d′)、K₂’(d′)导通时，等效可变电容Ceq分别连接电流源i₁、i₁₂充电或放电。

V：电容Ceq连接电压源；I：电容Ceq连接电流源；K_{1，2_on}：主开关管K₁、K₂开通；K′_1，2_off：开关K₁’、K₂’关断；K_1，2_off：主开关管K₁、K₂关断；K′_1，2_on：开关K₁’、K₂’开通.

所述通用开关电容建模模块的模型包括稳态模型、大信号模型、小信号模型。