《现代电路与系统》课程教学课件（PPT讲稿）第6章 线性电路的时-频域分析（开关网络）

斌汉理工大学第一章线性电路的时/频域分析（6HTTP-J/WWW.WHUTEDU.CN开关网络信息工程学院现代电路与系统

第一章 线性电路的时/频域分析(6) 现代电路与系统 开关网络 信息工程学院

斌汉理工大学第一章线性电路的时/频域分析（6HTTP-J/WWW.WHUTEDU.CN开关网络的分析开关网路概述开关网络分析的计算机方法一DC一DC变换电路分析的状态平均法准谐振变换器的分析一一取样系统的概念开关电容网络的分析-现代电路与系统

第一章 线性电路的时/频域分析(6) 现代电路与系统 • 开关网络的分析 –开关网路概述 –开关网络分析的计算机方法 –DC-DC变换电路分析的状态平均法 –准谐振变换器的分析 –取样系统的概念 –开关电容网络的分析

斌汉理工大学第一章线性电路的时/频域分析（6HTTP.J/WWW.WHUTEDU.CN6. 1开关网络概述一个理想开关在闭合时具有零值导通电阻，打开时具有零值断开电导和零值动作时间。根据电荷守恒定律可得t=0，电容电压为：CVsi (o-) + C,Vs(0-)V. (o+)Ci+ Cuc2现代电路与系统

第一章 线性电路的时/频域分析(6) 现代电路与系统 6.1 开关网络概述 一个理想开关在闭合时具有零值导通电阻，打开时 具有零值断开电导和零值动作时间。根据电荷守恒定 律可得t=0，电容电压为：

武汉理工大学第一章线性电路的时/频域分析（6HTTP-J/WWW.WHUTEDU.CN6. 2开关网络方法非线性开关网络求解方法，后向欧拉积分法。后向欧拉积分公式是所有后向差分公式中最简单的：X (n+l) . X (n)X' (n+1) =h是时问的步长。h现代电路与系统

第一章 线性电路的时/频域分析(6) 现代电路与系统 6.2 开关网络方法 非线性开关网络求解方法，后向欧拉 积分法。后向欧拉积分公式是所有后向 差分公式中最简单的：

斌汉理工大学第一章线性电路的时频域分析（6HTTP-J/WWW.WHUTEDU.CN6. 2开关网络方法线性开关网络，若不考虑初值，复频域的改进结点电压方程可表示如下：(G+sC)X(s)=W(s)其中X(S)是由结点电压和一些支路电流构成的列向量G和C都是系数矩阵。G与电导、电阻和受控电源的系数有关。C与电感和电容有关，W(S)与电路网络的输入有关，相应的时域方程：GX(n+1)+CX'(n+1)=W(n+1)进一步解得：(G+G/h)X(n+1)=CX(n)/h+W(n+1)现代电路与系统

第一章 线性电路的时/频域分析(6) 现代电路与系统 6.2 开关网络方法 线性开关网络，若不考虑初值，复频域的改进结点 电压方程可表示如下： (G+sC)X(s)=W(s) 其中X(s)是由结点电压和一些支路电流构成的列向量， G和C都是系数矩阵。G与电导、电阻和受控电源的系 数有关。C与电感和电容有关，W(s)与电路网络的输 入有关，相应的时域方程： GX(n+1)+CX’(n+1)=W(n+1) 进一步解得： (G+G/h)X(n+1)=CX(n)/h+W(n+1)

斌汉理工大学第一章线性电路的时/频域分析（6HTTP.J/WWW.WHUTEDU.CN6.2开关网络方法例子：右图G=ls,=2H,,=1H,i=Io=-2A，求vV2,1L1,12（(-0）VG0V,(s)120V.(S)L,ldI,(s)01e(s)现代电路与系统

第一章 线性电路的时/频域分析(6) 现代电路与系统 6.2 开关网络方法

武汉理工大学第一章线性电路的时/频域分析（6HTTP-J/WWW.WHUTEDU.CN6. 2开关网络方法例子：右图G=ls,L=2H,=1H,ii=Io=-2A，求v,V2,1L1,1L2e-t/3U(t)V,(t)=vl0GV12U(t)(te-3V,(t)=8e-t/3ILI (t)=U(t)-t/31L2(t)=U(t)现代电路与系统

第一章 线性电路的时/频域分析(6) 现代电路与系统 6.2 开关网络方法

武汉理工大学第一章线性电路的时/频域分析（6HTTP:J/WWW.WHUTEDU.CN6.3DC-DC变换电路分析的状态平均法DC-DC变换电路中，输入电压是直流电压，输出电压的平均值通过控制开关的导通和断开时间进行调整。如图是压降式DC-DC变换器原理图，当开关导通时，续流二极管因反偏而截至，电感从电源处获取能量；当开关断开时，由于电感电流不能突变，二极管导通，电感电流减少，在下一个周期开关导通之前，电流还未减少到零，则称电路工作在连续导通模式，否则为非连续导通模式。UoutLi1现代电路与系统

第一章 线性电路的时/频域分析(6) 现代电路与系统 6.3 DC-DC变换电路分析的状态平均法 DC-DC变换电路中，输入电压是直流电压，输出电压 的平均值通过控制开关的导通和断开时间进行调整。 如图是压降式DC-DC变换器原理图，当开关导通时，续流 二极管因反偏而截至，电感从电源处获取能量；当开关 断开时，由于电感电流不能突变，二极管导通，电感电 流减少，在下一个周期开关导通之前，电流还未减少到 零，则称电路工作在连续导通模式，否则为非连续导通 模式

武汉理工大学第一章线性电路的时/频域分析（6HTTP-J/WWW.WHUTEDU.CN6.3DC-DC变换电路分析的状态平均法如下假设：1.忽略功率开关的导通电阻以及续流二极管的导通电压，2.开关周期为T的方波，导通接续时间为Ton。开关占空比为d，d= Ton/T;3.设滤波电容C很大，输出电压在整个周期中T接近常数，即Uout;4.能量守恒：(Vin-Uou)Ton=Uout(T-Ton)Uout/Vin=Ton/T=dUoutin现代电路与系统

第一章 线性电路的时/频域分析(6) 现代电路与系统 6.3 DC-DC变换电路分析的状态平均法 如下假设： 1. 忽略功率开关的导通电阻以及续流二极管的导通电压； 2. 开关周期为T的方波，导通接续时间为Ton。开关占空比为d， d=Ton/T; 3. 设滤波电容C很大，输出电压在整个周期中T接近常数，即Uout; 4. 能量守恒： (Vin-Uou)Ton=Uout(T-Ton) Uout/Vin=Ton/T=d

武汉理工大学第一章线性电路的时/频域分析（6HTTP:J/WWW.WHUTEDU.CN6.3DC-DC变换电路分析的状态平均法三种调制方式：1.脉冲宽度调制(PWM)，周期T不变，改变Ton;2.脉冲频率调制(PFM)，Ton不变，改变周期T;3.混合调制方式，即同时调节Ton和周期T的值。UoutR111现代电路与系统

第一章 线性电路的时/频域分析(6) 现代电路与系统 6.3 DC-DC变换电路分析的状态平均法 三种调制方式： 1. 脉冲宽度调制(PWM)，周期T不变，改变Ton； 2. 脉冲频率调制(PFM)，Ton不变，改变周期T; 3. 混合调制方式，即同时调节Ton和周期T的值