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熱力学を伴う降圧コンバーター

この例では、30V DC 電源を、制御された 15V DC 電源に変換するスイッチング電源をモデル化する方法を説明します。このモデルを使用して、インダクタンス L および平滑化コンデンサ C のサイズ決定と、フィードバック コントローラーの設計の両方ができます。連続コントローラーと離散コントローラーの間で選択することにより、離散化の影響を調べることができます。スイッチング デバイスを理想的なスイッチではなく MOSFET としてモデル化することで、デバイスのオン抵抗が確実に正しく表現されます。また、このモデルは、デバイスのスイッチオンとスイッチオフのタイミングを捉えます。これは主に、ゲートの静電容量値と、PWM ドライバーの出力抵抗に依存します。

理想的なスイッチングを使用してシミュレーション時間をより高速にした、このモデルの抽象化バージョンについては、モデル例 power_switching_power_supply を参照してください。ここでのモデルを使用して、理想的なスイッチに必要なオン抵抗の値を決定し、さらに、必要に応じてタイミング オフセットを決定できます。power_switching_power_supply の理想的なスイッチングのアプローチを使用して、より複雑なパワー コンバーターをシミュレートすることが可能です。

MOSFET は熱端子を示すように構成され、これらの熱端子が、ヒートシンクと環境をモデル化するサブシステムに接続されています。合計熱流量が計算され、Scope 3 によって示されます。熱力学のみの抽象化モデルについては、'同期整流式降圧コンバーターの熱特性' の例 ee_switching_power_supply_thermal_only を参照してください。抽象化されたモデルは、このモデルの初期温度を決定するために使用されます。ダイオードの熱端子は表示されません。MOSFET と比較して、熱寄与がきわめて小さいためです。

モデル

Driver サブシステム

Thermal 1 サブシステム

Simscape ログからのシミュレーション結果

以下のプロットは、出力電圧と基準電圧の比較を示しています。また、PWM サイクル全体で平均化された、2 つの MOSFET の変化する負荷電流と消費電力も示します。

以下のプロットは、2 つの MOSFET のスイッチオンとスイッチオフのタイミングと、ドレインソース電流を示しています。

以下のプロットは、異なる実装の PI コントローラーの動作を示しています。