基于buck電路的電源設(shè)計課程設(shè)計-資料下載頁
2024-08-26 15:31本頁面
【導(dǎo)讀】本次設(shè)計采用Buck電路作為主電路進行開關(guān)電源設(shè)計，根據(jù)伏秒平衡、參數(shù)要求，并有效地縮短了調(diào)節(jié)時間和紋波。通過此次設(shè)計，對所學(xué)課程的有效。復(fù)習(xí)與鞏固，并初步掌握了開關(guān)電源的設(shè)計方法，為以后的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。足要求，因此需要進行電力變換。常用的電力變換分為四大類，即：交流變直流。，直流變交流，直流變直流,交流變交流。直接直流變流電路又稱斬波電路，它的。這些知識均是《線代電源設(shè)計》課程中所學(xué)核心知識點，通過本次設(shè)計，將。其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示：。V就是Vs的直流分量再附加微小紋波Vripple。由于電路工作頻率很高，電容上電壓宏觀上可以看作恒定。是恒定直流，這就是開關(guān)電路穩(wěn)態(tài)分析中的小擾動近似原理。慢，這種過程的延續(xù)直至達到充放電平衡，最終維持電壓不變。
【正文】 根據(jù)參數(shù)設(shè)定電壓為 5V，選出 H(s)=1， 令 ， ，則未經(jīng)過補償?shù)沫h(huán)增益為 ，對應(yīng) bode 圖如圖 8所示，式 26 可改寫為： （ 27） 其中，直流增益為： （ 28） 圖 8 未補償環(huán)增益 的幅角特性 未補償環(huán)增益的穿越頻率大約在 770Hz 處，其相角裕度為 。 下面設(shè) 1 計一個補償器 ， 使得穿越頻率為 ，相角裕度為 。 從圖 8中可以看出 ，未補償環(huán)增益在 5kH 處的幅值為 。 為使 5kHz 處環(huán)增益等于 1，補償器在 5kHz 處的增益應(yīng)該為 ，除此之外，補償器還應(yīng)提高相角裕度。由于未補償環(huán)增益在 5kHz 處的相角在 附近 ， 因此 ， 需 要一個 PD超前補償器來校正 。 將 ， 代入下式 （ 238） 中 ， 可計算出補償器的零點頻率和極點頻率為 ： （ 29） 為了使補償器在 5kHz 處的增益為 ， 低頻段補償器的增益一定為 ： （ 30） 因此， PD補償器的形式為式 31，對應(yīng) bode 圖為圖 9： （ 31） 1 圖 9 PD補償器傳遞函數(shù)幅角特性 此 時，帶 PD補償控制器的環(huán)增益變?yōu)椋? （ 32） 補償后的環(huán)增益圖如圖 10，可以看出穿越頻率為 5khz，其所對應(yīng)的相角裕度為 。 因此 ， 系統(tǒng)中的擾動變量在相角裕度的作用下 ， 對系統(tǒng)沒有影響或者說影響很小 。還可以得出，環(huán)增益的直流幅值為 。 1 圖 10 補償后的環(huán)增益幅角特性 將補償前后的 bode 圖對比如圖 11： 圖 11 補償前后對比圖 1 五 、 Matlab 電路仿真 開環(huán)系統(tǒng)仿真 根據(jù)參數(shù)設(shè)定： L=300uH， C=300uF， D=， R= ，開關(guān)頻率 f=100kHz。 開環(huán)仿真電路圖如圖 12： 圖 12 開環(huán)仿真電路圖 仿真結(jié)果如圖 13 所示， 輸出電壓為 5V，電壓紋波為 。 圖 14 開環(huán)輸出波形 對應(yīng)的紋波如圖 15所示： 1 圖 15 開環(huán)紋波波形 閉環(huán)系統(tǒng)仿真 閉環(huán)仿真電路圖如圖 16： 1 圖 16 閉環(huán)仿真電路圖 仿真結(jié)果如圖 17 所示，輸出電壓為 5V，紋波為 。 1 圖 17 閉環(huán)輸出波形 對應(yīng)的紋波如圖 18所示： 圖 18 閉環(huán)紋波波形 通過對比可知，閉環(huán)系統(tǒng) 的 調(diào)節(jié)時間得到明顯的減小，紋波有一定的改善，超調(diào)量基本沒有變化。 閉環(huán)的 PWM 波形如圖 19所示： 1 圖 19 閉環(huán) PWM波形 六 、 設(shè)計總結(jié) 本次電源設(shè)計在 Buck 電路 原理的基礎(chǔ)上 建立 了小信號等效電路模型， 并通過控制器 的設(shè)計， 以及使用 MATLAB/Simulink 對電路進行仿真， 基本實現(xiàn)了預(yù)定目標(biāo) ， 并 有效 地 縮短了調(diào)節(jié)時間和 紋波 。 本次 設(shè)計中采用的原理、知識點是對《 現(xiàn)代 電源設(shè)計》 課程 所學(xué)知識的有效運用和鞏固， 對 Buck 電路 的 了解 進一步加深 ， 初步掌握了設(shè)計電源的基本方法和步驟，達到了學(xué)以致用的目的。
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