【正文】 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）目錄摘 要 1Abstract 21 緒論 3 3 3 Buck斬波電路的研究意義 5 論文的主要研究內(nèi)容 62 Buck斬波電路的原理 7 Buck變換器的連續(xù)導(dǎo)電模式 8 Buck變換器電感電流不連續(xù)的導(dǎo)電模式 10 電感電流連續(xù)的臨界條件 11 紋波電壓ΔUO及電容計算 12 123 Buck斬波電路的建模 14 14 14 15 17 18 18 PWM比較器的比較函數(shù) 20 214 控制電路的設(shè)計 22 22 22 234. 2 控制電路結(jié)構(gòu) 245 Buck斬波電路的控制仿真研究 25 Matlab簡介 25 Buck斬波電路主電路的仿真 25 Buck斬波電路的PID控制算法的仿真 276全文總結(jié)及展望 30參考文獻 31附錄1：主電路仿真模型 32附錄2：主電路仿真波形圖 33附錄3：PID仿真圖 34致　謝 35摘 要隨著電子產(chǎn)品與人們工作和生活的關(guān)系日益密切，便攜式和待機時間長的電子產(chǎn)品越來越受到人們的青睞，它們對電源的要求也越來越高。DCDC開關(guān)電源芯片是一種正在快速發(fā)展的功率集成電路，具有集度高，綜合性能好等特點，具有很好的市場前景和研究價值。 論文在研究開關(guān)電源技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和前景的基礎(chǔ)上，設(shè)計一種Buck型DCDC開關(guān)電源的設(shè)計。首先對主電路的工作原理和系統(tǒng)構(gòu)成進行了研究和分析，包括工作過程中各個元器件的工作狀態(tài)和工作特點。在完成主電路部分后對主電路建立理想模型、狀態(tài)空間平均模型和小信號模型，得出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。采用電壓模式控制方式，PID控制算法來進行控制，通過臨界比例度法整定PID參數(shù)。最后通過Matlab對系統(tǒng)進行仿真，仿真結(jié)果達到設(shè)計指標。關(guān)鍵詞：Buck型開關(guān)電源；小信號模型；電壓模式控制；PID控制算法AbstractAs the electronic products and people living and working relationship is closing，Portable and long standby time electronic products get more and morepeople39。s favour，the requirements of power are expanding. DC DC switch power supply chip is a rapid development power integrated circuit，prehensive performance is well, which with good market prospect and the research value.Based on research of switch power technology development status and prospects,the text Presents a Buck type DC DC switch power design. Firstly I analysisthe working principle of the main circuit structure and system, Including the working process of various ponents working condition and the work characteristics. In fulfilling the circuit of the establishment of main circuit after ideal model, the state space average model and small signal model, then，get the transfer function of the system. Adopt voltage mode control mode and PIDcontrol algorithm to control,use the critical ratio degree to set PID parameters. Finally through Matlab to simulate the system, and simulation results achieved the design index.Key word: Buck switch power supply；small signal model；voltage mode control；PID control algorithm1 緒論電力電子技術(shù)就是應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)。電子技術(shù)包括信息電子技術(shù)和電力電子技術(shù)兩大分支[1]。通常所說的的模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)都屬于信息電子技術(shù)。電力電子技術(shù)就是使用電力電子器件對電能進行變換和控制技術(shù)。目前所用的電力電子器件均由半導(dǎo)體制成，故也稱電力半導(dǎo)體器件[1]。電力電子技術(shù)所變換的“電力”，功率可達到數(shù)百照瓦甚至吉瓦，也可以小到數(shù)瓦甚至毫瓦級。信息電子技術(shù)主要用于信息處理，而電力電子技術(shù)則主要用于電力變換，這是兩者的本質(zhì)不同。通常所用的電力有直流和交流兩種。從公用電網(wǎng)得到的電力是交流，從蓄電池和干電池得到的電力是直流。從這些電源得到的電力往往不能直接滿足要求，需要進行電力變換。電力變換通常分為四大類：即交流變直流（ACDC）、直流變交流（DCAC）、直流變直流（DCDC）、交流變交流（ACAC）[1]。通常把電力電子技術(shù)分為電力電子器件制造技術(shù)和變流技術(shù)兩個分支。變流技術(shù)也稱為電力電子器件的應(yīng)用技術(shù)，它包括用電力電子器件構(gòu)成各種電力變換電路和對這些電路進行控制技術(shù)，以及由這些電路構(gòu)成電力電子裝置和各種電力變換電路和對這些電路進行控制的技術(shù)[5]。變流不只指交直流之間的變換，也包括上述的直流變直流，交流變交流的變換。 如果沒有晶閘管、電力晶體管、IGBT等電力電子器件，也就沒有電力電子技術(shù)，而電力電子技術(shù)主要用于電力變換。因此可以認為，電力電子器件的制造技術(shù)是電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)，而變流技術(shù)則是電力電子技術(shù)的核心。電力電子器件的制造技術(shù)的理論基礎(chǔ)是半導(dǎo)體物理，而變流技術(shù)的理論基礎(chǔ)是電路理論。我們常說的電源管理芯片實際上是指具有自動控制環(huán)路和保護電路DCDC變換芯片，是開關(guān)電源的核心控制芯片。電源管理芯片在90年代中后期問世，由于替換了大部分分立器件，使開關(guān)電源的整體性能得到大幅度提高，同時降低了成本，因而顯示出強大的生命力[3]。開關(guān)電源的發(fā)展已有30多年歷史，早期的產(chǎn)品開關(guān)頻率很低，成本昂貴，僅用于衛(wèi)星電源等少數(shù)領(lǐng)域[14]。20世紀60年代出現(xiàn)過晶閘管相位控制式開關(guān)電源，70年代由分立元件制成的各種開關(guān)電源，均因效率不夠高、開關(guān)頻率低、電路復(fù)雜、調(diào)試困難而難于推廣、使之應(yīng)用受到限制嘲[15]。70年代后期以來，隨著集成電路設(shè)計與制造技術(shù)的進步，各種開關(guān)電源專用芯片大量問世，這種新型節(jié)能電源才重獲發(fā)展[15]。將控制、驅(qū)動、保護、檢測電路一起封裝在一個模塊內(nèi)。由于外部接線、焊點減少，可靠性顯著提高。集成化、模塊化使電源產(chǎn)品體積小、可靠性高，給應(yīng)用帶來極大方便。電源的集成化，使得它被廣泛應(yīng)用十電子計算機、通信、航天、彩色電視機等領(lǐng)域中。隨著半導(dǎo)體技術(shù)和微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，集成度高、功能強大的大規(guī)模集成電路的不斷出現(xiàn)，使電子設(shè)備的體積在不斷的縮小，重量在不斷的減輕，與之相比，電源要笨重的多[3]。在現(xiàn)代電子產(chǎn)品中，電源體積要比微處理器大幾十倍，如何減小開關(guān)電源的體積，面臨著新的挑戰(zhàn)，提高頻率也是開關(guān)電源要面臨的問題。理論分析和實踐經(jīng)驗表明，電器產(chǎn)品的體積、重量隨供電頻率的平方根成反比的減少，所以當把頻率從50Hz提高到20kHz，提高400倍，用電設(shè)備的體積、重量大體上降至高頻設(shè)計的5％—50％[2]。但是，頻率提高以后，對整個電路中的元器件又將有新的要求，因此高頻工作下的有關(guān)電路元器件也有待于進一步的研究。我國對開關(guān)穩(wěn)壓電源的研制工作開始于60年代初期，70年代起，我國在黑白電視機、中小型計算機中開始應(yīng)用5V,20A—200A、20KHz、ACDC開關(guān)電源。80年代進入大規(guī)模生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用階段，—5MHz準諧振型軟開關(guān)電源。80年代中，我國通信電源ACDC及DCDC開關(guān)電源應(yīng)用領(lǐng)域中所占比重還比較低。80年代末，我國通信電源大規(guī)模更新?lián)Q代，傳統(tǒng)的鐵磁穩(wěn)壓整流電源和晶閘管相控穩(wěn)壓電源為大功率ACDC開關(guān)電源所取代，并開始在辦公室自動化設(shè)備中得到應(yīng)用。90年代我國又研制開發(fā)了一批新型專用開關(guān)電源，如衛(wèi)星上用的開關(guān)電源、遠程火箭控制系統(tǒng)用的DCDC開關(guān)電源等[10]。隨著技術(shù)的進步，DCDC開關(guān)電源朝著高可靠、高穩(wěn)定、低噪聲、抗干擾和實現(xiàn)模塊化方向發(fā)展：（1）專用化：對通信電源等大功率系統(tǒng)，采用集成的開關(guān)控制器和新型的高速功率開關(guān)器件，改善二次整流管的損耗、變壓器電容器小型化，達到最佳的效率[2]。對于小型便攜式電子設(shè)備，則主要是單片集成開關(guān)電源的形式，采用新型的控