基于某buck電路地電源設(shè)計

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1、實用文案現(xiàn)代電源技術(shù)基于BUCK電路的電源設(shè)計學(xué)院：專業(yè)：姓名：班級：學(xué)號：指導(dǎo)教師：日期：標(biāo)準(zhǔn)文檔實用文案目錄摘要2一、設(shè)計意義及目的3二、Buck電路基本原理和設(shè)計指標(biāo)32.1Buck電路基本原理32.2Buck電路設(shè)計指標(biāo)5三、參數(shù)計算及交流小信號等效模型建立53.1電路參數(shù)計算53.2交流小信號等效模型建立9四、控制器設(shè)計10五、Matlab電路仿真165.1開環(huán)系統(tǒng)仿真165.2閉環(huán)系統(tǒng)仿真17六、設(shè)計總結(jié)20標(biāo)準(zhǔn)文檔實用文案摘要Buck電路是DC-DC電路中一種重要的基本電路，具有體

2、積小、效率高的優(yōu)點。本次設(shè)計采用Buck電路作為主電路進(jìn)行開關(guān)電源設(shè)計，根據(jù)伏秒平衡、安秒平衡、小擾動近似等原理，通過交流小信號模型的建立和控制器的設(shè)計，成功地設(shè)計了Buck電路開關(guān)電源，通過MATLAB/Simulink進(jìn)行仿真達(dá)到了預(yù)設(shè)的參數(shù)要求，并有效地縮短了調(diào)節(jié)時間和紋波。通過此次設(shè)計，對所學(xué)課程的有效復(fù)習(xí)與鞏固，并初步掌握了開關(guān)電源的設(shè)計方法，為以后的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：開關(guān)電源設(shè)計Buck電路標(biāo)準(zhǔn)文檔實用文案一、設(shè)計意義及目的通常所用電力分為直流和交流兩種，從這些電源得到的電力往往

3、不能直接滿足要求，因此需要進(jìn)行電力變換。常用的電力變換分為四大類，即：交流變直流（AC-DC），直流變交流（DC-AC），直流變直流（DC-DC）,交流變交流（AC-AC）。其中DC-DC電路的功能是將直流電變?yōu)榱硪还潭妷夯蚩烧{(diào)電壓的直流電，包過直接直流變流電路和間接直流變流電路。直接直流變流電路又稱斬波電路，它的功能是將直流電變?yōu)榱硪还潭妷夯蚩烧{(diào)電壓的直流電，主要包括六種基本斬波電路：Buck電路，Boost電路，Buck-Boost電路，Cuk電路，Sepic電路，Zeta電路。其中最基

4、本的一種電路就是Buck電路。因此，本文選用Buck電路作為主電路進(jìn)行電源設(shè)計，以達(dá)到熟悉開關(guān)電源基本原理，熟悉伏秒平衡、安秒平衡、小擾動近似等原理，熟練的運用開關(guān)電源直流變壓器等效模型，熟悉開關(guān)電源的交流小信號模型及控制器設(shè)計原理的目的。這些知識均是《線代電源設(shè)計》課程中所學(xué)核心知識點，通過本次設(shè)計，將有效鞏固課堂所學(xué)知識，并加深理解。二、Buck電路基本原理和設(shè)計指標(biāo)2.1Buck電路基本原理Buck變換器也稱降壓式變換器，是一種輸出電壓小于輸入電壓的單管不隔離直流變換器，主要用于電力電路的

5、供電電源，也可拖動直流電動機(jī)或帶蓄電池負(fù)載等。其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示：標(biāo)準(zhǔn)文檔實用文案圖1Buck電路基本結(jié)構(gòu)圖在上圖所示電路中，電感L和電容C組成低通濾波器，此濾波器設(shè)計的原則是使Vs(t)的直流分量可以通過，而抑制Vs(t)的諧波分量通過；電容上輸出電壓V(t)就是Vs(t)的直流分量再附加微小紋波Vripple(t)。由于電路工作頻率很高，一個開關(guān)周期內(nèi)電容充放電引起的紋波Vripple(t)很小，相對于電容上輸出的直流電壓V有：。電容上電壓宏觀上可以看作恒定。電路穩(wěn)態(tài)工作時，輸出電容上電壓

6、由微小的紋波和較大的直流分量組成，宏觀上可以看作是恒定直流，這就是開關(guān)電路穩(wěn)態(tài)分析中的小擾動近似原理。一個周期內(nèi)電容充電電荷高于放電電荷時，電容電壓升高，導(dǎo)致后面周期內(nèi)充電電荷減小、放電電荷增加，使電容電壓上升速度減慢，這種過程的延續(xù)直至達(dá)到充放電平衡，此時電壓維持不變；反之，如果一個周期內(nèi)放電電荷高于充電電荷，將導(dǎo)致后面周期內(nèi)充電電荷增加、放電電荷減小，使電容電壓下降速度減慢，這種過程的延續(xù)直至達(dá)到充放電平衡，最終維持電壓不變。這種過程是電容上電壓調(diào)整的過渡過程，在電路穩(wěn)態(tài)工作時，電路達(dá)到穩(wěn)定

7、平衡，電容上充放電也達(dá)到平衡。當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時，電感電流增加，電感儲能；而當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時，電感電流減小，電感釋能。假定電流增加量大于電流減小量，則一個開關(guān)周期內(nèi)電感上磁鏈增量為：。此增量將產(chǎn)生一個平均感應(yīng)電勢：。標(biāo)準(zhǔn)文檔實用文案此電勢將減小電感電流的上升速度并同時降低電感電流的下降速度，最終將導(dǎo)致一個周期內(nèi)電感電流平均增量為零；一個開關(guān)周期內(nèi)電感上磁鏈增量小于零的狀況也一樣。這種在穩(wěn)態(tài)狀況下一個周期內(nèi)電感電流平均增量（磁鏈平均增量）為零的現(xiàn)象稱為：電感伏秒平衡。2.2Buck電路設(shè)計指標(biāo)基于如上電

8、路基本原理，設(shè)定如下指標(biāo)：輸入電壓：25v輸出電壓：5v輸出功率：10W開關(guān)頻率：100KHz電流擾動：15%電壓紋波：0.02根據(jù)上述參數(shù)可知：R=2.5Ω三、參數(shù)計算及交流小信號等效模型建立3.1電路參數(shù)計算根據(jù)如圖2所示Buck電路開關(guān)等效圖可知：圖2Buck電路的開關(guān)等效圖標(biāo)準(zhǔn)文檔實用文案Buck有兩種工作狀態(tài)，通過對開關(guān)管導(dǎo)通與關(guān)斷時（即開關(guān)處于1時和2時）的電路進(jìn)行分析可計算出電路的電感值。其開關(guān)導(dǎo)通與關(guān)斷時對應(yīng)的等效電路圖如圖3、4所示：圖3導(dǎo)通時等效電路圖4關(guān)斷時等效電路開關(guān)處于