基于BUCK电路的电源设计.doc

现代电源技术
基于BUCK电路的电源设计
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TOC\o”1-3"\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc408155071”摘要PAGEREF_Toc408155071\h2
HYPERLINK\l"_Toc408155072”一、设计意义及目的PAGEREF_Toc408155072\h3
HYPERLINK\l”_Toc408155073”二、Buck电路基本原理和设计指标PAGEREF_Toc408155073\h3
HYPERLINK\l”_Toc408155074”2.1Buck电路基本原理PAGEREF_Toc408155074\h3
HYPERLINK\l”_Toc408155075”2.2Buck电路设计指标PAGEREF_Toc408155075\h5
HYPERLINK\l"_Toc408155076”三、参数计算及交流小信号等效模型建立PAGEREF_Toc408155076\h5
HYPERLINK\l"_Toc408155077"3.1电路参数计算PAGEREF_Toc408155077\h5
HYPERLINK\l”_Toc408155078”3。2交流小信号等效模型建立PAGEREF_Toc408155078\h9
HYPERLINK\l"_Toc408155079”四、控制器设计PAGEREF_Toc408155079\h10
HYPERLINK\l”_Toc408155080”五、Matlab电路仿真PAGEREF_Toc408155080\h16
HYPERLINK\l"_Toc408155081”5。1开环系统仿真PAGEREF_Toc408155081\h16
HYPERLINK\l"_Toc408155082”5。2闭环系统仿真PAGEREF_Toc408155082\h17
HYPERLINK\l”_Toc408155083”六、设计总结PAGEREF_Toc408155083\h20

摘要
Buck电路是DC—DC电路中一种重要的基本电路,具有体积小、效率高的优点。本次设计采用Buck电路作为主电路进行开关电源设计，根据伏秒平衡、安秒平衡、小扰动近似等原理，通过交流小信号模型的建立和控制器的设计，成功地设计了Buck电路开关电源，通过MATLAB/Simulink进行仿真达到了预设的参数要求，并有效地缩短了调节时间和纹波。通过此次设计，对所学课程的有效复习与巩固，并初步掌握了开关电源的设计方法，为以后的学习奠定基础。
关键词：开关电源设计Buck电路
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一、设计意义及目的
通常所用电力分为直流和交流两种,从这些电源得到的电力往往不能直接满足要求,因此需要进行电力变换。常用的电力变换分为四大类，即：交流变直流（AC—DC)，直流变交流（DC-AC),直流变直流（DC—DC）,交流变交流(AC-AC）.其中DC-DC电路的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，包过直接直流变流电路和间接直流变流电路。直接直流变流电路又称斩波电路,它的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电,主要包括六种基本斩波电路：Buck电路，Boost电路，Buck-Boost电路，Cuk电路,Sepic电路,Zeta电路。其中最基本的一种电路就是Buck电路。
因此,本文选用Buck电路作为主电路进行电源设计,以达到熟悉开关电源基本原理,熟悉伏秒平衡、安秒平衡、小扰动近似等原理，熟练的运用开关电源直流变压器等效模型,熟悉开关电源的交流小信号模型及控制器设计原理的目的.这些知识均是《线代电源设计》课程中所学核心知识点，通过本次设计,将有效巩固课堂所学知识,并加深理解.
二、Buck电路基本原理和设计指标
2。1Buck电路基本原理
Buck变换器也称降压式变换器，是一种输出电压小于输入电压的单管不隔离直流变换器，主要用于电力电路的供电电源,也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等。其基本结构如图1所示：
图1Buck电路基本结构图
在上图所示电路中，电感L和电容C组成低通滤波器,此滤波器设计的原则是使Vs（t)的直流分量可以通过,而抑制Vs（t)的谐波分量通过；电容上输出电压V(t)就是Vs（t）的直流分量再附加微小纹波Vripple（t）。由于电路工作频率很高，一个开关周期内电容充放电引起的纹波Vripple（t）很小，相对于电容上输出的直流电压V有:.电容上电压宏观上可以看作恒定.电路稳态工作时，输出电容上电压由微小的纹波和较大的直流分量组成，宏观上可以看作是恒定直流