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d
1 − d
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n
vout
N v N i
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d + δ
d · k2
1 − (1 − d) · k3
d
d1
d
2
1 − δ
11+δ
d1 d2
da db
da db dc
d + δ 1 d · k2 1 − (1 − d) · k3
V g = 230 V 1 − d
P = 147 W
300 W
V g =
230 V P = 300 W
V out = 400 V
V g = 120 V
P = 176 W
V out = 300 V
230 V
120 V
-
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200 ms
n
vout
d 1 − d
V g 230 V
Da, Db, Dc
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0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
0 5 10 15 20 25 30
t(ms)
tensión de salida
tensión de entrada
corriente de entrada
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0 5 10 15 20 25 30
t(ms)
ciclo de trabajo
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VHDL Testbench
Digital Circuit
(VHDL)
Sense
Time
control
Clock
Reset
Control
ADC
Model
Analog simulator (PSIM) Digital simulator (Modelsim)
Power Stage(analog circuit)
ModelSim-PSIM co-simulation scheme, including the
comm unicat ion sch eme (DLLb lock in PSIM and FLI block in ModelSim)
Analog simulation
Sense
data
Control
data
Sense
data
Control
data
Digital simulation
1 2
3
3
Analog
simulator
(PSIM)
Digital
simulator
(Modelsim)
N cycles, N= ∆t/clkperiod
1 simulatonstep (∆t)InstanttN InstanttN+1= tN+∆t
Synchronization and com munication diagram
2,18
3, 85
10
-
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SPICE Model
VHDL-AMS Model
VHDL Model
SPICE Model SPICE Model
Power Converter
& Power source
QL
Load
L R
INDUCTOR
Electrical Sensors
ADCs
VoltageCurrent
Digital Circuit
(Power computation
Gating signals …)
QH
QL
Control
Digital data
I / O
I n t e r f a c e
P o w e r B l o c k
D i g i t a l B l o c k
I n t e r f a c e B l o c k
SPICE ModelSPICE Model
VHDL-AMS ModelVHDL-AMS Model
VHDL ModelVHDL Model
SPICE ModelSPICE Model SPICE ModelSPICE Model
Power Converter
& Power source
QLQL
Load
L R
INDUCTOR
Electrical Sensors
ADCs
VoltageCurrent
Digital Circuit
(Power computation
Gating signals …)
QH
QL
Control
Digital data
I / O
I n t e r f a c e
P o w e r B l o c k
D i g i t a l B l o c k
I n t e r f a c e B l o c k
µs
10 kH z
50 µs
-
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100 kH z
ns
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100 kH z
100 Hz
vout iin
vg
gin
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GID (s) = V out
Ls
GID (s)
V out L
GV G(s) =
v2gR
2·V outRC 2 s + 1
GV G(s)
vg V out
f sw 100 k Hz
resoluciónP W M 1000
L 5 mH
C 100 µF
P out 300 W
V out 400 V
100 M Hz
-
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0,5z−0,4844z−1
10 µs 6,33 k Hz 472 µs
3,052·10−5z−1,526·10−5
z−1 10 ms 6,71 H z 109 ms
f CLK 100 M Hz
10 ns
472 µs
109 ms
-
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vg
iin D
Q C R
+
-
L
vout iin
iL
vL = L · diLdt
k
iL(k) = iL(k − 1) + ∆t
L · vL
iL(k) k ∆t
vL
iC
iC = C · dvout
dt
-
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k
vout(k) = vout(k − 1) + ∆tC
· iC
∆t
∆tL
∆tC iC
iC iR
iL − iR
iR = vout
R
iR
iL
iL(k) = iL(k − 1) + ∆tL
· vg
vout(k) = vout(k − 1) − ∆tC
· iR
iL(k) = iL(k − 1) + ∆tL
· (vg − vout)
vout(k) = vout(k − 1) + ∆tC
· (iL − iR)
iL(k) = 0
vout(k) = vout(k − 1) − ∆tC
· iR
-
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iL i
∗
L
i∗L = L
∆t · iL
i∗L(k) = i∗
L(k − 1) + vL
v∗out = C
∆t · vout
v∗out(k) = v∗
out(k − 1) + iC
-
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iC i
∗
C
iC v∗out v∗∗out
v∗∗out = L
∆tv∗out =
C
∆t
L
∆t · vout
v∗∗out(k) = v∗∗
out(k − 1) + i∗C
i∗C vL
i∗L(k) = i∗
L(k − 1) + vgv∗∗out(k) = v
∗∗
out(k − 1) − i∗R
i∗L(k) = i∗
L(k − 1) + vg − voutv∗∗out(k) = v
∗∗
out(k
− 1) + i∗L
−i∗R
i∗L(k) = 0
v∗∗out(k) = v∗∗
out(k − 1) − i∗R
i∗L vout
-
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vout v∗∗
out
vout = ∆t
C
∆t
L · v∗∗out
iL
iL
-
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-
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iLAdd voutAuxAdd dtL dtC ∆tL ∆tC
iLAdd voutAuxAdd
-
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32
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vg 1000
vg
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1
1 + 5 + 3
2−Y
vout 2
−Y
vout 256,125 V i∗
R
iR ∆t
-
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vg 13 ± 511,875 V 0,125 V vout 13 ± 511,875 A 0,125 V i∗R 13
∆tL
± 8,387 A 2,048 · 10−3 Av∗out 34
∆tL
∆tC
± 1759,219 V 2,048 · 10−7 V voutSat
∗ 18
∆tL
∆tC
± 1759,205 V 0,013 V i∗L 26
∆tL
± 8,389 A 2,5 · 10−7 AiLSat
∗ 18
∆tL
± 8,389 A 6,4 · 10−5 A
iR 4,196352 A
iLAdd∗
i∗L
12
12
1
iLAdd
∗
i
∗
L
26
2,5 · 10−7
A
iR
26
i∗L 13
26
13
i∗L 13 2,048 mA
0,25 µA
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26
26
13
26
26
13
i∗R
v
outAdd∗∗
i∗L
v∗∗out
v∗∗out
18
v∗∗out
18
v∗∗out 18
13
i∗L
vout iin
i∗R vg mosfet i∗
R
mosfet
vg
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