buck电路设计

Buck 变换器设计——作业 一．Buck 主电路设计 1.占空比 D 计算 2.电感 L 计算 3.电容 C 计算 4.开关元件 Q 的选取 二. Buck 变换器开环分析 三. Buck 闭环控制设计 1.闭环控制原理 2.补偿环节 Gc(s)的设计——K 因子法 3.PSIM 仿真 4. 补偿环节 Gc(s)的修正——应用 sisotool 5．修正后的 PSIM 仿真 四． 标称值电路 PSIM 仿真 五．设计体会 Buck 变换器性能指标: 输入电压：标准直流电压 48V，变化范围：43V~53V 输出电压：直流电压24V，5A 输出电压纹波：100mv 电流纹波：0.25A 开关频率：fs=250kHz 相位裕度：60 幅值裕度：10dB 一. Buck 主电路设计： 1.占空比D 计算 根据Buck 变换器输入输出电压之间的关系求出占空比D 的变化范围。 .50V48V24UUD.4530V53V24UUD0.558V43V24UUDinnomonommaxinominmininomax 2.电感 L 计算 uH105fi2)DU-(Ui2)TU-(ULsLminoinmaxLon(min)oinmax 3.电容 C 计算 uF25.1250000*1.0*825.0vf8iCsL 电容耐压值：由于最大输出电压为 24.1V，则电容耐压值应大于 24.1V。 考虑到能量储存以及伏在变化的影响，要留有一定的裕度，故电容选取 120uf/50V 电容。 4.开关元件 Q 的选取 该电路的输入电压是43V~53V ，则开关管耐压值为53V ，电流的最大值为A25.525.0A5iIILoQp，其开关频率为KHz250f ，因此选用的MOSFET 管MTD6N15T4G，其额定值为A6/V150。 Buck 主电路传递函数Gvd（s） 占空比d（t）到输出电压Vo（t）的传递函数为： 2020zinvd/sQ/s1/s1U)s(G 其中， CR1,)CRR/L(1Q,/R)RLC(11esrzesr0esr0 取Resr=50mΩ，负载 R=4.8Ω，又知 L=105uH，C=120uF，可求得ω0=8862.7rad/s，f 0=ω0/2π=1410.5Hz，Q=4.0269，ωz=166670rad/s，fz=ωz/2π≈26526Hz。 22vd7.8862/s)7.8862*0269.4(/s1166670/s1*48)s(G 二. Buck 变换器开环分析 Matlab 仿真频域特性如下 bode 图 由上图可得，Gvd(s)的低频增益为33.8dB，截止频率fc=10.2KHz，相位裕度=23<60，相位裕度不足，高频段是-20dB/dec。 1. 开环传递函数在低频段的增益较小，会导致较大的稳态误差 2. 中频段的剪切频率较小会影响系统的响应速度，使调节时间较大。剪切频率较大则会降低高频抗干扰能力。 3. 相角裕度太小会影响系统的稳定性，使单位阶跃响应的超调量较大...