基于buck電路的電源設計課程設計-資料下載頁
2025-06-27 17:18本頁面
【正文】 ，直流增益為：Tu0=HVDVM=? （28）圖8 未補償環(huán)增益Tu(s)的幅角特性 未補償環(huán)增益的穿越頻率大約在770Hz處，176。下面設計一個補償器，使得穿越頻率為fc=5kHz，相角裕度為50176。從圖8中可以看出。為使5kHz處環(huán)增益等于1，除此之外，補償器還應提高相角裕度。由于未補償環(huán)增益在5kHz處的相角在180176。附近，因此，需要一個PD超前補償器來校正。將fc=5kHz，θ=50176。代入下式（238）中，可計算出補償器的零點頻率和極點頻率為：fz=fc1sinθ1+sinθ=5kHz*1sin50176。1+sin50176。==fc1+sinθ1sinθ=5kHz*1+sin50176。1sin50176。= （29）?70，低頻段補償器的增益一定為：Gc0=70fzfp=? （30）因此，PD補償器的形式為式31，對應bode圖為圖9：Gcs=Gc01+sωz1+sωp=?1++ （31）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)椋篢s=Tu0Gc01+sωz(1+sωp)(1+sQω0+(sω0)2) （32）補償后的環(huán)增益圖如圖10，可以看出穿越頻率為5khz，176。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Tu0Gc0=。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 補償前后對比圖五、Matlab電路仿真 開環(huán)系統(tǒng)仿真根據(jù)參數(shù)設定：L=300uH，C=300uF，D=，R=，開關頻率f=100kHz。開環(huán)仿真電路圖如圖12：圖12 開環(huán)仿真電路圖 仿真結果如圖13所示，輸出電壓為5V。圖14 開環(huán)輸出波形 對應的紋波如圖15所示：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： 圖16 閉環(huán)仿真電路圖 仿真結果如圖17所示，輸出電壓為5V。圖17 閉環(huán)輸出波形 對應的紋波如圖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：圖19 閉環(huán)PWM波形六、設計總結本次電源設計在Buck電路原理的基礎上建立了小信號等效電路模型，并通過控制器的設計，以及使用MATLAB/Simulink對電路進行仿真，基本實現(xiàn)了預定目標，并有效地縮短了調(diào)節(jié)時間和紋波。本次設計中采用的原理、知識點是對《現(xiàn)代電源設計》課程所學知識的有效運用和鞏固，對Buck電路的了解進一步加深，初步掌握了設計電源的基本方法和步驟，達到了學以致用的目的。 1
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