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열 동특성이 있는 벅 컨버터

이 예제에서는 30V DC 공급을 조정된 15V DC 공급으로 변환하는 스위칭 전원를 모델링하는 방법을 보여줍니다. 이 모델은 피드백 제어기를 설계하는 것은 물론, 인덕턴스 L과 평활화 커패시터 C의 크기를 조정하는 데에도 사용할 수 있습니다. 연속 제어기와 이산 제어기 중에서 선택하여 이산화의 영향을 살펴볼 수 있습니다. 스위칭 소자를 이상적 스위치가 아니라 MOSFET으로 모델링하면 소자의 On 저항을 정확하게 나타낼 수 있습니다. 이 모델은 스위칭 소자의 스위치온/스위치오프 타이밍도 캡처하는데, 이 타이밍은 주로 게이트 커패시턴스 값과 PWM 드라이버 출력 저항에 따라 달라집니다.

더 빠른 시뮬레이션 시간을 제공하기 위해 이상적 스위칭을 사용하는, 이 모델의 추상화된 버전에 대해서는 예제 모델 power_switching_power_supply를 참조하십시오. 여기에 있는 모델을 사용하여 이상적 스위치와 타이밍 오프셋(필요한 경우)에 필요한 On 저항 값을 확인할 수 있습니다. power_switching_power_supply의 이상적 스위칭 접근법을 사용하면 더 복잡한 전력 컨버터를 시뮬레이션할 수 있습니다.

MOSFET은 열 포트를 표시하도록 구성되며, 이러한 열 포트는 히트싱크와 환경을 모델링하는 서브시스템에 연결됩니다. 총 열 유동이 계산되고 Scope 3에 표시됩니다. 특히 열 동특성만 추상화된 모델의 경우는 '벅 컨버터 열 모델(Buck Converter Thermal Model)' 예제 BuckThermal을 참조하십시오. 추상화된 모델은 이 모델의 초기 온도를 확인하는 데 사용됩니다. 다이오드 열 포트는 열 기여가 MOSFET의 열 기여에 비해 매우 작기 때문에 노출되지 않습니다.

모델

Driver 서브시스템

Thermal 1 서브시스템

Simscape 기록의 시뮬레이션 결과

아래 플롯은 기준 전압과 비교한 출력 전압을 보여줍니다. 또한 변동하는 부하 전류와 PWM 사이클 동안 평균화된 MOSFET 두 개의 소모 전력도 보여줍니다.

아래 플롯은 MOSFET 두 개의 스위치온/스위치오프 타이밍과 드레인-소스 전류를 보여줍니다.

아래 플롯은 각기 다르게 구현된 PI 제어기의 동작을 보여줍니다.