基于PI控制方式的4A开关电源Multisim仿真研究.doc

----基于PI控制方式的4A开关电源Multisim仿真研究学院：电气与光电工程学院专业：电气工程及其自动化班级：目录0绪论---------------------------------------------------------------------21设计要求-----------------------------------------------------------------22主电路参数计算-----------------------------------------------------------22.1电容参数计算---------------------------------------------------------22.2电感参数计算---------------------------------------------------------33补偿网络设计-------------------------------------------------------------53.1原始系统的设计--------------------------------------------------------63.2补偿网络相关参数计算--------------------------------------------------74负载突加突卸-------------------------------------------------------------104.1满载运行--------------------------------------------------------------114.2突加突卸80%负载------------------------------------------------------125小结--------------------------------------------------------------------14参考文献------------------------------------------------------------------14PAGE\*MERGEFORMAT15PAGE\*MERGEFORMAT20绪论开关电源是近年来应用非常广泛的一种新式电源，它具有体积小、重量轻、耗能低、使用方便等优点，在邮电通信、航空航天、仪器仪表、工业设备、医疗器械、家用电器等领域应用效果显著。Buck变换器是最常用的变换器，工程上常用的拓扑如正激、半桥、全桥、推挽等也属于Buck族，现以Buck变换器为例，依据4A负载电流的要求，设计主功率电路。为了使其具抗干扰能力，输出电流达到所需的等级，减小其电压纹波，现设计校正网络使其闭环，提高系统的能力。1设计要求技术指标：输入直流电压(VIN)：10V；输出电压(VO)：5V；输出电流(IN)：4A；输出电压纹波(Vrr)：50mV；基准电压(Vref)：1.5V；开关频率(fs)：100kHz.设计主电路以及校正网络，使满足以上要求。2主电路参数计算主电路如图1图1Buck电路2.1电容参数计算输出电压纹波只与电容C和电容等效电阻有关通常并未直接给出，但趋于常数，约为，此处取可得：2.2电感参数计算由基尔霍夫电压定律可知开关管导通关断满足下列方程假设：二极管D的通态压降，电感L中的电阻压降，开关管S导通压降，其中L中串联电阻。可得：将代入方程组可解的。占空比:负载电阻：由Multisim仿真参数扫描计算当时，输出电压纹波和输出电流纹波当时，输出电压和电流纹波当时，输出电压和电流纹波3补偿网络设计3.1原始系统的设计交流小信号模型中电路参数的计算如下：占空比：直流增益：，双重极点频率：品质因数：，在具有双重极点的传递函数中，频率特性在极点频率附近变化非常剧烈，其中相频特性变化非常剧烈段的起始频率fa和终止频率fb，由下可以确定：采用小信号模型分析方法得Buck变换器原始回路增益函数GO(s)为：假设PWM锯齿波幅值为Vm=1.5V，采样电阻Rx=3.5kΩ，Ry=1.5kΩ。采样网络的传递函数为：双重极点频率:=0.581kHz根据原始系统的传递函数可以得到的波特图如图所示，MATLAB的程序如下：num=[1.5e-42];den=[3.72e-82.48e-51];g=tf(num,den);margin(g);3.2补偿网络相关参数计算采用如图所示的PI补偿网络。PI环节是将偏差的比例（P）、积分(I)环节经过线性组合构成控制量。称为PI调节器。这种调节器由于引入了积分环节（I）所以在调节过程中