基于buck電路的電源設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)-閱讀頁(yè)
2025-07-12 17:18本頁(yè)面
【正文】 交流小信號(hào)等效模型，如圖6：圖6 交流小信號(hào)等效模型四、控制器設(shè)計(jì)根據(jù)所建立的交流小信號(hào)等效模型可知，Buck電路中含有兩個(gè)獨(dú)立的交流輸入：控制輸入變量d(s)和給定輸入變量vg(s)。其中，控制輸入傳遞函數(shù)和給定輸入傳遞函數(shù)為：Gvds=v(s)d(s)vgs=0 Gvgs=v(s)vg(s)ds=0 （22）已知輸入輸出傳遞函數(shù)Gvgs和控制輸入輸出傳遞函數(shù)Gvds的標(biāo)準(zhǔn)型如下：Gvgs=Kg11+sQω0+(sω0)2 （23）Gvds=Kd1sωz1+sQω0+(sω0)2 （24）將式23和24進(jìn)行比較可得：Kg=DKd=VDω0=1LCQ=RCL （25）=，C=300uF，L=300uH代入式25可得： Kg= Kd=25 ω0= Q=依據(jù)小信號(hào)等效模型的方法，建立可以buck變換器閉環(huán)控制系統(tǒng)的小信號(hào)等效模型如圖7所示。 代入Gvds到T（s）的公式中可得：Ts=Gc(s)H(s)VM?VD?11+sQω0+(sω0)2 （26）根據(jù)參數(shù)設(shè)定電壓為5V，選出H(s)=1，令Gcs=1，VM=4，則未經(jīng)過補(bǔ)償?shù)沫h(huán)增益為Tu(s)，對(duì)應(yīng)bode圖如圖8所示，式26可改寫為：Tus=Tu011+sQω0+(sω0)2 （27）其中，直流增益為：Tu0=HVDVM=? （28）圖8 未補(bǔ)償環(huán)增益Tu(s)的幅角特性 未補(bǔ)償環(huán)增益的穿越頻率大約在770Hz處，176。從圖8中可以看出。由于未補(bǔ)償環(huán)增益在5kHz處的相角在180176。將fc=5kHz，θ=50176。1+sin50176。1sin50176。因此，系統(tǒng)中的擾動(dòng)變量在相角裕度的作用下，對(duì)系統(tǒng)沒有影響或者說影響很小。圖10 補(bǔ)償后的環(huán)增益幅角特性 將補(bǔ)償前后的bode圖對(duì)比如圖11：圖11 補(bǔ)償前后對(duì)比圖五、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。圖14 開環(huán)輸出波形 對(duì)應(yīng)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(jié)果如圖17所示，輸出電壓為5V。閉環(huán)的PWM波形如圖19所示：圖19 閉環(huán)PWM波形六、設(shè)計(jì)總結(jié)本次電源設(shè)計(jì)在Buck電路原理的基礎(chǔ)上建立了小信號(hào)等效電路模型，并通過控制器的設(shè)計(jì)，以及使用MATLAB/Simulink對(duì)電路進(jìn)行仿真，基本實(shí)現(xiàn)了預(yù)定目標(biāo)，并有效地縮短了調(diào)節(jié)時(shí)間和紋波。 1
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