Buck-boost 变换器建模及仿真
1、Buck-boost 变换器平均开关模型
利用平均开关网络法推导buck —boost 变换器的平均开关模型，Buck-boost 变换器电路图如图1所示，这里开关管的导通电阻为 ，二极管的前向导通压降为0.8v 。

g
V )(t v
图1 Buck-boost 变换器电路
图中，虚线框内为开关网络，它是一个二端口网络，共有 、 、 和
四个变量，选定其中两个变量作为输入变量，则余下两个变量可以由输入
变量表示出来。

在此，我们选择 和 作为输入变量。

接下来我们要求出
这四个变量的在一个周期内的平均值，首先根据图1画出它们在一个周期内的波形图，如图2所示。

)
(1t v s dT s
T (1i s
dT s
)(1t i )(2t i )(1t v on R )(2t v )(1t i )(2t v
图2 开关网络电压电流的曲线图
根据图2，写出)(1t i 、)(2t i 、)(1t v 、)(2t v 在一个周期内平均值：
（1）
（2）
（3）
（4）
由式（3）与（4）得
（5）
将公式（1）与（5）代入（3）中得
（6）将公式（6）中两边的)(1t v 合并得到下面式子：
（7）
由（1）与（2）得
（8）
])([)
()
(')()()(211D T T on T V t v t d t d t i t d R t v s s s +><+><=><s s T T t i t d t d t i ><=
><)()()(')(12
(2v
D
(2t i s
s s T T t i t d t i ><=><)()()(1s s T T t i t d t i ><=><)()(')(2))()((')()()(11s s s T C D g on T T t V V V t d R t i t d t v ><-++><=><D T C on T g T V t d t V R t i V t d t v s s s )('))()()(()(12-><-><-=><s s s T C g T T t V V t v t v ><-=><+><)()()(121)2111)()()((')()(D T T on T T V t v t v t d R t i t v s s s
s +><+><+>=<><
由式（7）（8）可以得到开关网络的平均开关模型，如图3所示：
图3 平均开关模型
把图1中的开关网络用图3所示的平均开关模型代替可得到图4所示的Buck-boost 变换器的开关模型电路。

图4 Buck-boost 变换器的开关模型电路
15V
平均开关模型
s
T t v >
<)(s
2、仿真分析
利用PSIM搭建的电路模型对Buck-boost电路进行瞬态仿真，电路模型如图5所示。

图中各参数为：Vg1=Vg2=15v，VSQ1幅值为5v，频率为100kHz，占空比为0.8，RL1和RL2电
阻都为0.1Ω，电感都为15uH，C1=C2=50uF，R1=R2=20Ω，Ron/d(t)=0.0625Ω，变压器变比为1:4，VD=0.8v。

（a）
（b）
（a）Buck-boost变换器电路（b）Buck-boost变换器平均开关模型电路
图5 利用PSIM搭建的电路模型
仿真得到的电感电流曲线和输出电压曲线分别如图6，图7所示。

图6 电感电流曲线图
图7 输出电压曲线图
图6及图7分别为电感电流和输出电压的开通瞬态曲线，从图中可以看到，开关纹波在平均开关模型中消失了，但其他的性质与原电路几乎相同。

平均电路模型模拟可以用来预测变换器的稳态和动态响应，也可以用来预测变换器的损耗及效率。