Buck变换器仿真设计报告

Buck变换器仿真设计报告 1 设计要求 输入电压：30-60VDC（额定48V） 输出性能： –V out 24VDC –V out(p-p) <25mV –Iout 2A –Iout =0.1A时，电感电流临界连续。 其他性能： –开关频率 200kHz 2 变换器设计 2 .1 电路组成 2 .2 主电路参数设计 (1) 占空比 8.03024minmaxinou tVVD 4.06024maxmininou tVVD 5.04824 innomou tnomVVD (2) 滤波电感 0.1A 时电感电流临界连续。 HTIULUTILLCCMLL3605)4.01(2.024max)min( (3) 滤波电容 取mVVppou t5.12)(。 125.02.025.0IVESR FCESRCff66610520125.010651065 取FCf560。 (4) 负载 对于阻性负载有 oLoURI。由于Iou t=0.1A 时，电感电流临界连续。在额定电压、额定占空比下 Iou t=2A，可求得额定12LR  ，断续时负载值240LR  。 2 .3 闭环反馈设计 (1) 确定开环传递函数 11030102.0)10701(481)1()(6662ssssRLsCLCsESRVsGLffffin (2) 增加检测及调制环节 125.2)(sH 2MV )(965)()()(1)()(sGsGsHsGVsGsTcMc (3) 选择补偿环节 )1)((1)(2221112CsRCCsRCsRsGc KKlag1tantan9011 1221CRfz 2221CRfp (4) 确定补偿环节参数 ① 截止频率取 1/5fs，即 fc=40kHz 。 )(965)()()(1)()(sGsGsHsGVsGsTcMc 2727.48)(7.48)(96512 RRdBfGdBfGccc 取 R1=1kΩ，R2=270kΩ 。 ② 选定K=fc/fz =fp/fc。取 K=4。 ③ 因此 fz =10kHz ，得 C1=58.95pF，取 C1=56pF；fp=160kHz ，得 C2=3.68pF，取C2=3.6pF。 3 仿真与分析 3 .1 理想器件开环仿真 输入电源用48V 理想直流源，开关管用理想MOSFET 和额定占空比0.5。续流二极管采用理想二极管。滤波电感、电容均采用理论值。 1 ) 电路组成 2 ) 额定功率下仿真结果 上图为输入48VDC，额定功率下输出电流、电压波形。如图可知，输出电压平均值为23.64V，纹波为20.88mV；输出电流平均值为1.97A，纹波为1.74mA。基本达到设计要求，有略微偏小的原因可能为线路中的压降。 3 ) 电流临界连续情形 上图为负载 240Ω 时滤波电感电流波形，可知电流变化为0.0126A~0.1829A，电流即将断续，符合设计要求。 3 .2 闭环设计与仿真 1 ) 实际器件电应力 开关管的工作频率为200kHz，承受最大应力为60V，选取功率管irf460。续流二极管的工作频率为200kHz，承受最大反向电压为60V，选取二极管esm244_300。 2 ) 闭环设计 采用滞后校正环节。 3 ) 额定功率下仿真结果 上图为输入30~60VDC 时，输出电压的波形。如图可见，虽然输入电压有变化范围，但是输出电压恒定，实现闭环控制。 上图为稳定时输出电流、电压波形。如图可知，输出电压平均值为24.0V，纹波为24.17mV ；输出电流平均值为2.0A，纹波为2.013mA ，达到设计要求。