电力电子技术课程设计题目Buck变换器设计
学院
专业自动化
年级2008级
学号
姓名
同组人
指导教师
成绩
2010年7月
目录
1、引言 (3)
2、设计要求 (3)
3、设计原理 (3)
3.1、SG3525工作原理 (3)
3.2、降压斩波电路工作原理 (5)
3.3、超前-滞后校正器原理 (6)
4、Buck变换器的设计.............................. .7
4.1、控制回路的设计 (7)
4.1.1 控制回路接线、焊接电路 (7)
4.1.2 检测控制回路的输出波形 (7)
4.1.3 遇到问题及解决方法 (7)
4.2、主回路的设计 (8)
4.2.1 主回路参数的计算 (8)
4.2.2 控制回路的接线、焊接 (8)
4.2.3 控制回路的观测、调试、记录数据 (9)
4.2.4 遇到的问题以及解决方法 (9)
4.3、超前-滞后校正系统 (9)
4.3.1 校正器的参数计算 (12)
4.3.2 校正器的接线、焊接 (13)
4.3.3 闭环回路的检测及调试 (13)
4.3.4 遇到的问题及解决方法 (13)
5、总结 (13)
5.1 实践经验 (13)
5.2 心得体会 (13)
参考文献 (14)
附录
Buck变换器设计
1 引言
通常我们所用的电力有交流和直流两种。从公共电网中得到的电力是交流，从蓄电池中得到的是电力是直流。从这些电源得到的电力往往不能直接满足要求，需要进行电力变换。降压斩波电路（Buck Chopper）是直流斩波电路（DC Chopper）的一种，根据它设计可得到的Buck变换器显而易见就是一种DC-DC的电压变换器。
很据课题要求，要求设计一个闭环的Buck变换器系统。该系统主要由三部分构成：一是控制回路，由SG3525芯片组成的PWM脉冲发生器构成；二是主回路，包括电阻、电感、电容等器件；三是一个超前滞后校正器，使得输出的电压保持稳定。
计算所设计的主电路和超前滞后校正器的参数电阻、电感、电容等的值是多少，选择适当的器件，按照原理图进行布线焊接，并分别在控制回路，主电路，和超前滞后校正器焊接好之后对其进行检测，检测是否达到达到闭环控制的要求。
在设计过程中要联系实际，主要给有些电路添加保护回路。
2 设计要求
1.设计一个Buck DC-DC变换器。
V=20~25V
2.电源电压
S
3.瞬时电流（最大电流）不能超过0.5A（由于电源限制）
4.开关频率30KHz
V=10V
5.要求输出电压
6.电感电流不断续
7.电容给定为330F
8.必须完成闭环设计（实现补偿网络）
3 设计原理
3.1 SG3525工作原理[1]
SG3525是电流控制型PWM控制器，通过SG3525实现对MOSFET的开通与关断的控制，其原理和所得到的波形分别入如图1和图2所示。其中，脚16是基准电源输出端，精度可以达到5.1V。15脚是芯片偏置电源接入端，在本次设计中选取的是16V作为输入。我们设计中需要的矩形波形是从11脚和14脚这两个脚输出的，且11脚和14脚是互不输出
端。SG3525芯片的内部含有一个两级差分放大器，在设计校正器的时候，脚1和脚2分别是差分放大器的反相输入端和同相输入端。除此之外，根据闭环系统的动态、静态特性要求，在放大器的输出脚9和脚1之间一般要添加适当的反馈网络。
图 1 SG3525内部框图
图2 PWM控制原理图和工作波形
3.2 降压斩波电路工作原理[2]
降压斩波电路的原理图如图3所示：
图3 降压斩波电路原理图
在0=t 的时刻驱动S 导通，输入电压S V 开始向负载供电，负载电流呈指数曲线上升。 当0t t =时刻，控制S 关断，负载电流镜二极管D 续流，负载电压0V 近似为零，负载电流呈指数曲线下降。为使负载电流连续且脉动较小，通常使传亮的电感L 的值较大。至一个周期T 结束，再驱动S 导通，重复上一周期过程。当电路工作于稳态时，负载电流在一个周期的初值和终值相等，负载电压的平均值为：
S S on
S off on on V V T
t V t t t V α==+=0
式中，on t 为处于S 通态的时间，off t 为S 处于断态的时间，T 为开关周期，α为导通占空比，简称占空比或导通比。
可见，输出到负载的电压平均值0V 最大为s V ，减小占空比α，0V 随之减小。
3.3 超前—滞后校正器原理[3]
图4所示为超前-滞后校正器的框图
图4 超前滞后校正系统
超前滞后校正兼有滞后校正和超前校正的优点，即已校正系统响应速度较快，超调量较小，抑制高频噪声的性能也较好。当待校正系统不稳定，且要求校正后系统的响应速度、相角裕度和稳态精度较高时，以采用超前-滞后校正为宜。其基本原理是利用超前-滞后网络的超前部分来增大系统的相角裕度，同时利用滞后部分来改善系统的稳态性能。在原Buck 降压斩波的控制回路中再加入一个超前滞后校正器，使得系统性能稳定，能够得到稳定的输
出电压，达到控制要求。
根据图4，电流连续时Buck 变换器占空比至输出的传递函数为：
其中R 是负载电阻。 PWM 的传递函数为：
其中Vm 是锯齿波的峰值。 未校正前的开环传函：
4 Buck 变换器的设计
4.1 控制回路的设计
控制回路的原理图如下图5所示：
221()11
g o
vd V V G s L L
D LCs s LCs s R R ==++++1()m m
G s V =
021
()()()()()
1g m vd m V G s G s G s H s H s L V LCs s R
==++VCC=11V-18V 芯片电源
5.1v
电位器电位器0.1F
μ:2150T R k k Ω-Ω
:0.0010.1T C F F μμ-:0(57)500R Ω-Ω和短接
VC=15V-20V 驱动电压
D
RG 30(欧姆)
S
G
图5 控制回路接线图
4.1.1 控制回路接线、焊接电路
按照控制回路原理图进行接线。其具体接线方法是：将芯片SG3525的脚1和脚9短接；将电位器103的中间脚和旁边一个脚分别接在16脚和12脚，电位器的另外一个脚接地；脚5与0.01μF的电容103相连，电容的另一个脚接地；脚6接电位器503的其中一个脚，电位器的中间脚接地；脚7个脚5之间连接一个大小为0~500Ω的电阻，本次设计中选取
47Ω的电阻；12脚接地；在13脚处并联一个大小为0.1μF的电容和一个大小为100Ω的
电阻，并将电容的另外一端接地，电阻的另外一段接高电平；15脚接电源，本次设计使用的输入电压为16V。
根据所接线路进行焊接。
4.1.2 检测控制回路的输出波形
用示波器观察11脚和14脚的输出电压波形，可观测到期望输出的方波波形，调节电位器503到课题要求的频率，调节电位器103可调节其占空比，从而得到期望输出的电压值。这样控制回路就是成功了。
4.1.3 遇到问题及解决方法
在观测波形的时候我们可能会遇到一些问题，比如得到的波形不是方波而是不稳定的其他波形，那么可以通过503适当的调节频率，就可以得到期望的方波。另外，也可以将SG3525芯片的10脚接地再进行观测，或是将15脚和12脚之间接一个0.01μF的电容。为避免SG3525被烧坏，在1脚和5脚之间接一个保护电容。
4.2 主回路的设计
主回路电路图如下图6所示：
图6 主回路电路图
4.2.1 主回路参数的计算
V=20V,输出根据课题要求，输入电压为20~25V,这里我们选定为20V。因为输入
s
V=10V，所以D=1/2。
要求的开关频率是30KHz。
由于要求瞬时电流（最大电流）不能超过0.5A ，所以根据
5.0)1(≤-=
?D D Lf V I s
S
L
可以得到H L 3^10*3.3≥,所以选取电感681 又由于L
I V R ?≥
5.00
得40≥R ，所以选取电阻为47Ω。
要求电流连续，所以
)1(20D D Lf V
R V s
S L -≥,带入所求的电感电阻，能满足电流连
4.2.2 控制回路的接线、焊接
按照原理图进行接线，将11脚或14脚的输出接到MOSFET 管的栅极（G 极），本次设计接在14脚，然后进行焊接。
4.2.3 控制回路的观测、调试、记录数据
再次使用示波器观察输出波形是否还是矩形波，调节电位器103来调节占空比一达到期望的输出电压10V 。这样主电路就是完成了。
记录下矩形波的实际频率是6.32KHZ ；观测5号脚的锯齿波，记录下锯齿波的峰峰值为3.2V 。
4.2.4 遇到的问题以及解决方法
焊接电路的时候应当注意MOSFET 管有字的一面一次对应的是栅极（G 极）、漏极（D 极）、源极（S 极）。其中G 极与控制回路中芯片SG3525的11脚或是14脚，D 极接电源20V ，S 极接负载端。
在这个环节中遇到的最大问题就是，由于SG3525芯片本身的性质，其输出的占空比最大不能超过50%，所以在输入电压为20V 的情况下我们根本就无法得到期望的输出电压10V 。为解决这个问题，我们将11脚和14脚并联并通过两个二极管最后都接入到MOSFET 管的G 极，这样就增大占空比以达到期望电压10V 。
在实际观测中，由于电容的质量存在问题和二极管也有一定的管压降，导致设计结果存在一些误差，这是难免的。
4.3 超前-滞后校正系统的设计
闭环回路的电路图如下图7所示：
图7 闭环回路电路图
4.3.1 校正器的参数计算
开环下，传递函数Gvd 为：
221
11g vd V V G L L
S S LC
S S LC
R
R
α=
=
++++
带入数据得：7
^10*089.15^10*25.8120
-+-+=
vd G
原始回路增益函数0G 为：
021()()()1y g
m vd x y m R V G H s G s G s L R R V S S LC
R
==
+++
带入数据得：
7
^10*089.15^10*25.815
.27^10*089.15^10*25.81202.314000100010000-+-+=
-+-++=
G
用MATLAB 得开环下系统的伯德图为：
图8校正前的Bode 图
相角裕度只有2.1度,过低，不满足设计要求。需加入补偿器。
由前面已知，补偿器的传递函数为：
21133212
1123312
(1)[1()]
()[()](1)(1)
c sR C s R R C G s R C C sR C C s sR C C C +++=++++ 有源超前-滞后补偿网络有两个零点、三个极点。 零点为：
12112z f R C π=
,()213313
1122z f R R C R C ππ=?+
极点为：1p f 为原点，
233
12p f R C π=，3212
12
12p f R C C C C π
=+
频率1z f 与2z f 之间的增益可近似为:2
11
R AV R =
在频率2p f 与3p f 之间的增益则可近似为：()2132
2133
R R R R AV R R R +=≈+
考虑达到抑制输出开关纹波的目的，增益交接频率取 5
s
g f f =（s f 为开关频率）
开环传函()o G s
的极点频率为1,2p p f ≈
，将()c G s 两个零点的频率设计为开环传
函()o G s 两个相近极点频率的
12，则：121,21
2
z z p p f f f ==。
将补偿网络()c G s 两个极点设为23p p s f f f ==以减小输出的高频开关纹波。
()22
112z c g g f R AV G j f f R π=
=
()22
23
2p c g g f R AV G j f f R π=
=
根据已知条件使用MATLAB 程序（源代码见附录）算得校正器Gc （s ）各元件的值如下： 取 R2=10000Ω
H(S)=1/5
算得：C1=9.4811*10^-8 F ； C2=1.5915*10^-9 F ； C3=9.8728*10^-9 F; R1=96033Ω; R2=10000Ω; R3=1612Ω;
补偿器伯德图为：
图9 校正器Bode 图
校正后的Bode 图为：
图10 校正后系统Bode图
可见此时相角裕度为46.1，满足设计要求。
4.3.1 校正器的接线、焊接
根据上述计算结果，于是选取器件为：
C1为104；
C2为224；
C3为103；
Rx为1KΩ；
Ry为4KΩ；
R1为100KΩ;
R2为10KΩ
R3为1KΩ和5.6KΩ和1KΩ的电阻串联。
按照原理图进行接线，焊接。将原来开环回路中的脚1 和脚9断开，在它们之间接入反馈网络，得到闭环回路。
4.3.2 闭环回路的检测及调试
接通电源，调节输入电压，这时可以观测到输出电压保持不变，用示波器观测14脚的输出波形，可以看到随着输入的变化，占空比发生变化，即是输入电压变大则占空比变小，输入电压变小则占空比变大，即输出电压不随输入电压的改变而改变。这就是闭环成功了。但是本组在本次设计中出现了一点小问题，最后闭环回路没有起作用，即闭环失败了。
4.3.3 遇到的问题及解决方法
在这个环节中遇到的问题就是由于实验室的器材限制，不能完全满足根据理论值来找到
相应得器件，于是需要我们对某些器件进行串并联或是取其近似值来达到课题要求。
5总结
5.1 实践经验
通过本次对Buck变换器的设计，我们知道了在做课程设计的时候，必须要先理解设计的目的和要求，通过计算来确定所需要使用的元器件。在实际的电路焊接中，应该先对整个电路板进行布局，合理的安排元件的位置。然后进行接线、焊接，在焊接时要注意有些器件容易被烧坏。当实际所得到的结果与期望的结果不一样时，可以适当的添加一些器件来辅助。有些电路要加入一些保护电容来避免元件被烧坏。
在焊接完成后，运行电路对每个功能进行检验。如果存在问题就首先检查电路是否存在短路的地方，或是虚焊的情况，再看线路是否接正确，或者检查器件是否有问题或被烧坏，从而完善电路板。
5.2 心得体会
做了一周的课程设计，使我有很多的心得体会，可以说这次Buck变换器的设计是在大家的共同努力和在老师的精心指导下共同完成的。
通过这次课程设计，使我加深了对电力电子技术这门课的理解，这次的课程设计还结合了电力电子技术和自动控制原理这两门课，以前我总是觉得理论结合不了实际，但通过这次设计使我认识到理论结合实际的重要性。
在做课程设计时我们也遇到了很多问题，比如在做控制回路的时候我们前一天晚上得到了矩形波，但是在第二天早上的时候就发现波形出问题了，于是我们不得不检查调试。在做主回路的时候，由于最开始我们没有考虑到由于SG3525芯片本身性质的限制，其输出的占空比不能超过50%，费了不少时间，后来在老师的指导下我们并联11脚和14脚才解决了问题。虽然最后我们的闭环没有成功，但是我们收获了实践的过程，并从中学到了很多书本上没有的知识，也认识到了团队合作的重要性，相互的协作才有我们做出的成绩。
很感谢学校给我们这次实践的机会，让我们有了一个共同学习，增长知识的机会，也感谢老师对我们实验的精心指导，我会以这次课程设计作为一个新的开端，继续学习。
参考文献：
[1] PWM控制芯片SG3525功能简介（图），https://www.doczj.com/doc/c52074932.html,/(2007).
[2] 王兆安，刘进军.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社，2010.119-120.
[3] 胡寿松.自动控制原理[M].北京：机械工业出版社，2007.264-265.
附录：
1.SG3525芯片的引脚功能
1.Inv.input(引脚1)：误差放大器反向输入端。在闭环系统中，该引脚接反馈信号。在开环系
统中，该端与补偿信号输入端（引脚9）相连，可构成跟随器。
2.Noninv.input(引脚2)：误差放大器同向输入端。在闭环系统和开环系统中，该端接给定信号。根据需要，在该端与补偿信号输入端（引脚9）之间接入不同类型的反馈网络，可以构成比例、比例积分和积分等类型的调节器。
3.Sync(引脚3)：振荡器外接同步信号输入端。该端接外部同步脉冲信号可实现与外电路同步。
4.OSC.Output(引脚4)：振荡器输出端。
5.CT(引脚5)：振荡器定时电容接入端。
6.RT（引脚6）：振荡器定时电阻接入端。
7.Discharge(引脚7)：振荡器放电端。该端与引脚5之间外接一只放电电阻，构成放电回路。
8.Soft-Start(引脚8)：软启动电容接入端。该端通常接一只5 的软启动电容。
https://www.doczj.com/doc/c52074932.html,pensation(引脚9)：PWM比较器补偿信号输入端。在该端与引脚2之间接入不同类型的反馈网络，可以构成比例、比例积分和积分等类型调节器。
10.Shutdown(引脚10)：外部关断信号输入端。该端接高电平时控制器输出被禁止。该端可与保护电路相连，以实现故障保护。
11.Output A（引脚11）：输出端A。引脚11和引脚14是两路互补输出端。
12.Ground(引脚12)：信号地。
13.Vc(引脚13)：输出级偏置电压接入端。
14.Output B（引脚14）：输出端B。引脚14和引脚11是两路互补输出端。
15.Vcc（引脚15）：偏置电源接入端。
16.Vref(引脚16)：基准电源输出端。该端可输出一温度稳定性极好的基准电压。
2.所用的MATLAB程序如下：
%syms marg_G AV1 AV2 R2 R3 R1 C1 C2 C3
clc;
clear;
Vg=20;L=0.681*10^-3;C=330*10^-6;fs=10*10^3;R=47;Vm=3.2;H=1/5;
G0=tf([Vg*H/Vm],[L*C L/R 1]);
figure(1)
margin(G0);
fp1=1/(2*pi*sqrt(L*C));
fg=(1/10)*fs;
fz1=(1/2)*fp1;
fz2=(1/2)*fp1;
fp2=fs;
fp3=fs;
[marg_G0,phase_G0]=bode(G0,fg);
marg_G=1/marg_G0;
AV1=fz2*marg_G/fg;
AV2=fp2*marg_G/fg;
R2=10*10^3;
R3=R2/AV2;
C1=1/(2*pi*fz1*R2);
C3=1/(2*pi*fp2*R3);
C2=1/(2*pi*fp3*R2);
R1=1/(2*pi*C3*fz1);
num=conv([C1*R2 1],[(R1+R3)*C3 1]); den1=conv([(C1+C2)*R1 0],[R3*C3 1]); den=conv(den1,[R2*C1*C2/(C1+C2) 1]); Gc=tf(num,den);
figure(2)
bode(Gc);
G=series(Gc,G0);
figure(3)
margin(G)
BUCK变换器设计报告 一、BUCK变换器原理 降压变换器（Buck Converter）就是将直流输入电压变换成相对低的平均直流输出电压。它的特点是输出电压比输入的电压低，但输出电流比输入电流高。它主要用于直流稳压电源。 二、BUCK主电路参数计算及器件选择 1、BUCK变换器的设计方法 利用MATLAB和PSPICE对设计电路进行设计，根据设计指标选取合适的主电路及主电路元件参数，建立仿真模型，并进行变换器开环性能的仿真，再选取合适的闭环控制器进行闭环控制系统的设计，比较开环闭环仿真模型的超调量、调节时间等，选取性能优良的模型进行电路搭建。 2、主电路的设计指标 输入电压：标称直流48V，围43~53V 输出电压：直流24V，5A 输出电压纹波：100mV 电流纹波：0.25A
开关频率：250kHz 相位裕量：60° 幅值裕量：10dB 3、BUCK主电路 主电路的相关参数： 开关周期：T S= s f 1=4×10-6s 占空比：当输入电压为43V时，D max=0.55814 当输入电压为53V时，D min=0.45283 输出电压：V O=24V 输出电流I O=5A 纹波电流：Δi L=0.25A 纹波电压：ΔV L=100mV 电感量计算：由Δi L= 2L v- V o max - in DT S 得： L= L o max - in i 2v- V ΔD min T S= 25 .0 2 24 53 ? -×0.4528×4×10-6=1.05× 10-4H
电容量计算：由ΔV L =C i L 8ΔT S 得： C= L L V 8i ΔΔT S = 1 .0825 .0?×4×10-6=1.25×10-6F 而实际中，考虑到能量存储以及输入和负载变化的影响，C 的取值一般要大于该计算值，故取值为120μF 。 实际中，电解电容一般都具有等效串联电阻，因此在选择的过程中要注意此电阻的大小对系统性能的影响。通常钽电容的ESR 在100毫欧姆以下，而铝电解电容则高于这个数值，有些种类电容的ESR 甚至高达数欧。ESR 的高低与电容的容量、电压、频率和温度等多因素有关，一般对于等效串联电阻过大的电容，我们可以采用电容并联的方法减小此串联电阻。此处取R ESR =50m Ω。 4、主电路的开环传递函数 in ESR ESR V sC R R sL sC R R s d ) 1//() 1 //()(s V s G O vd +++==）（）（ ) (s )1(C 1)1(s G 2 vd C R R L R R L s V C sR ESR ESR in ESR +++++=）（ in 0 2 V Q s s 11)(G 2 ωωω++ + = z vd s s ESR z CR 1 =ω
BUCK变换器设计报告 一、BUCK主电路参数计算及器件选择 1、BUCK变换器设计方法 利用计算机设计BUCK变换器，首先要选取合适的仿真软件。本文采用MATLAB和PSIM设计软件进行BUCK变换器的综合设计。在选取好设计软件之后，先根据设计指标选取合适的主电路及主电路元件参数，建立仿真模型，并进行变换器开环性能的仿真。如果开环仿真结果不能满足设计要求，再考虑选取合适的闭环控制器进行闭环控制系统的设计。 设计好闭环控制器后，对其进行闭环函数的仿真，选取超调小、调节时间快的闭环控制器搭建模型进行电路仿真。 2、主电路的设计 根据设计指标，采用BUCK电路作为主电路，使用MOSFET元件作为开关元件，这是因为MOSFET的开关速度快，工作频率高，可以满足250khz的开关频率，此外，MOSFET与其他开关器件最显著的不同，是MOSFET具有正温度系数，热稳定性好，可以并联使用，其他开关器件不具有此特性。
（1）BUCK电路的主电路的拓扑图： （2）主电路的基本参数计算: 开关周期：Ts=1/f s=4?10?6s =0.5 占空比(不考虑器件管压降)：D=v0 v in =0.5581 V in=43V时，Dmax=v0 v in =0.4528 V in=53V时，Dmin=v0 v in 输出电压：V o=24V； 输出电流：Io=0.25A; 额定负载：R=V o÷Io=4.8Ω 纹波电流：△I=0.25A； 纹波电压：△V=100mV 电感量理论值计算： 由： ， 得： ，电容量理论值计算： 由：，得 考虑到能量储存以及伏在变化的影响，要留有一定的裕度，故取C=120uF. 由于电解电容一般都具有等效串联电阻R esr,因此在选择的过程中需要注意此电阻的大小对系统性能的影响。一般对于等效串联电阻过大的电容，我们可以采用电容并联的方法减小此串联电阻。取R esr=50mΩ。
S a b e r 仿真作业 Buck 变换器的设计与仿真 目录 1 Buck变换器技 术 .......................................................................................................................... - 2 - 1.1 Buck变换器基本工作原理 ................................................................................................. - 2 - 1.2 Buck变换器工作模态分 析 ................................................................................................. - 2 - 1.3 Buck变化器外特 性 ............................................................................................................ - 3 - 2 Buck变换器参数设 计 ................................................................................................................... - 5 - 2.1 Buck 变换器性能指标 . ........................................................................................................ - 5 - 2.2 Buck变换器主电路设 计 ..................................................................................................... - 5 - 2.2.1 占空比 D . ................................................................................................................. - 5 - 2.2.2 滤波电感 Lf.............................................................................................................. - 5 - 2.2.3 滤波电容 Cf ............................................................................................................. - 6 - 2.2.4 开关管 Q 的选取 ...................................................................................................... - 7 - 2.2.5 续流二极管 D 的选 取 .............................................................................................. - 7 - 3 Buck变换器开环仿 真 ................................................................................................................... - 7 - 3.1 Buck 变换器仿真参数及指标 . ............................................................................................. - 7 -
南京工程学院 自动化学院 电力电子技术课程设计报告 题目： Buck变换电路的设计 专业：自动化 班级：自动化 124 学号： 8 姓名：陈猛 指导教师：赵涛 起迄日期：—— 设计地点：工程中心4-207
目录 1 引言 2 设计任务及要求 设计任务 设计内容 3 设计方案选择及论证 控制芯片的选择 驱动芯片的选择 4 总体电路设计 5 功能电路设计 主电路的设计 驱动电路的设计 控制电路的设计 辅助电源的设计 6 电路仿真与调试 7 设计总结 8 参考文献 BUCK变换电路设计 1 引言 本次电力电子装置设计与制作，利用Buck降压斩波电路，使用
TL494作为控制芯片输出脉冲信号从而控制MOS管的开通与关断。为了将MOS管G极和S极隔离，本设计采用了集成的驱动芯片。另外本设计还加入了反馈环节，利用芯片自身的基准电压与反馈信号进行比较来调节输出脉冲的占空比，进而调整主电路的输出电压维持在一个稳定的电压状态。根据降压斩波电路设计任务要求设计主电路、控制电路、驱动及保护电路。 2 设计任务及要求 设计任务： 设计一降压斩波电路，采用BUCK电路。输入直流电源：DC18~30V，输出电压为输入电压50%~100%可调：输出额定电流2A，电流峰峰值不大于，输出电压纹波不大与5%。 设计内容： 1）主电路的设计，器件的选型，电感和输出电容的选择； 2）驱动电路、检测电路和保护电路设计； 3）辅助电源设计，要求提供 DC15V 驱动电源和 5V 控制电源； 4）控制电路的设计，不同频率、不同脉宽 PWM 波的实现。 5）制作驱动和主电路； 6）利用提供的控制信号，完成 BUCK 电路的驱动和主电路和调试。 3 设计方案选择及论证 控制芯片的选择 方案一：采用SG3525芯片。它是一款专用的PWM控制集成电路芯片，它采
运动控制系统 课程设计 题目：Buck变换器实现及其调速系统设计与调试 院系： 班级： 姓名： 学号： 指导老师： 日期：
摘要 (3) 第一章概述 (3) 第二章设计任务及要求 (4) 2.1实验目的 (4) 2.2实验内容 (4) 2.3设计要求 (4) 2.4课程设计基本要求 (5) 第三章BUCK变换器的工作原理和各种模型 (6) 3.1B UCK变换器介绍 (6) 3.2B UCK变换器电路拓扑 (6) 3.3PWM控制的基本原理 (7) 第四章MATLAB仿真模型的建立 (9) 4.1MATLA仿真软件介绍 (9) 4.2B UCK电路模型的搭建 (9) 4.3B UCK变换器在电机拖动控制系统中的设计与仿真 (12) 4.3.1直流电机的数学模型 (12) 4.3.2系统在开环情况下的仿真 (13) 4.3.3 系统在闭环情况下的仿真 (14) 第五章总结与体会 (18)
变压调速是直流调速系统的主要方法，调节电枢供电电压从而改变电机的转速。即需要有一个可控直流源，常用的为直流斩波或者脉宽调制器，其通过电力电子开关控制及电容、电感的充放电及二极管的续流组成直流斩波电路（DC），实现输出电压可控，即升压（BOOST）、降压（BUCK）。本实验主要针对降压斩波电路（BUCK）进行实验分析。实验采用MATLAB作为仿真软件，利用PWM 波驱动降压斩波电路为直流电动机提供驱动电压，并通过调节PWM波的占空比来调节电动机的启动电压使达到调节电动机转速的电路设计。 关键词：S-Function；PWM调制；Buck变换器；闭环控制；直流电动机 第一章概述 直流变换技术（亦称直流斩波技术，DC-DC），作为电力电子技术领域非常活跃的一个分支，在近几年里，得到了充分的发展。随着电动牵引技术的发展，特别是电子信息类产品的大量涌现，直流变换技术已经广泛应用于生产，生活的各个领域。由于其有良好的可操作性，被大量应用到电机的调速系统中，很好的解决了电动机调速的不可控性。 BUCK电路作为一种最基本的DC-DC变换电路，由于其简单、实用性在各种电源产品中均得到广泛的应用。其电路主要器件有电力电子开关（IGBT或MOSFET）、电感、电容、续流二极管。通过对开关的调节控制电压，其一般采用软开关控制方法，即采用脉宽调制技术（ＰＷＭ），通过改变占空比来调节输出电压的大小。其与直流调速系统组成的脉宽调制变换器—直流电机调速系统，简称直流脉宽调速系统，即ＰＷＭ直流调速系统。存在：１）主电路简单、功率器件少；２）开关频率高、电流容易连续、谐波小；３）低速性能好、稳态精度高；４）低速性能好，稳态精度高，动态抗干扰能力强等优点。 使用MATLAB等仿真分析，再做实物研究，已经逐渐成为电力电子技术研究的主要方法。 本次课程设计使用MATLAB友好的工作平台和编辑环境进行模型编辑工作，运用它的s函数编辑一个简单的脉冲发生器，要求它的占空可调；运用数学处理功能来处理仿真时的实时数据，利用传递函数构造直流电机转速的数学模型，运用它广泛的模块集合工具箱里的Simulink进行电路模型搭建和系统仿真，控制电路的占空比从而控制输出电压的大小，进而调节电机的转速，同时采用负反馈的控制方式，调节转速在一个恒定值。
课程名称：电力电子技术 题目：BUCK变换器设计
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目录 第一章概述 (5) 1.1 本课题在国内外的发展现状与趋势 (5) 第二章Buck变换器设计总思路 (6) 2.1 电路的总设计思路 (6) 2.2 电路设计总框图 (6) 2.3 总电路图 (7) 第三章BUCK主电路设计 (8) 3.1 Buck变换器主电路基本工作原理 (8) 3.2 主电路保护（过电压保护） (9) 3.3 Buck变换器工作模态分析 (10) 3.4 Buck变换器元件参数 (12) 3.4.1 占空比D (12) 3.4.2 滤波电容C f (13) 3.5 Buck变换器仿真电路及结果 (14) 第四章控制和驱动电路模块 (15) 4.1 SG3525A脉宽调制器控制电路 (15) 4.1.1．SG3525简介 (15) 4.1.2．SG3525内部结构和工作特性 (15) 4.2 SG3525构成的控制电路单元电路图 (18) 4.3 驱动电路设计 (18) 第五章课程设计总结 (19)
第六章附录 (20) 第七章参考文献 (21) 第一章概述 1.1 本课题在国内外的发展现状与趋势 从八十年代末起，工程师们为了缩小DC/DC变换器的体积，提高功率密度，首先从大幅度提高开关电源的工作频率做起，但这种努力结果是大幅度缩小了体积，却降低了效率。发热增多，体积缩小，难过高温关。因为当时MOSFET的开关速度还不够快，大幅提高频率使MOSFET的开关损耗驱动损耗大幅度增加。工程师们开始研究各种避开开关损耗的软开关技术。虽然技术模式百花齐放，然而从工程实用角度仅有两项是开发成功且一直延续到现在。一项是VICOR公司的有源箝位ZVS软开关技术；另一项就是九十年代初诞生的全桥移相ZVS软开关技术。 有源箝位技术历经三代，且都申报了专利。第一代系美国VICOR公司的有源箝位ZVS技术，其专利已经于2002年2月到期。VICOR公司利用该技术，配合磁元件，将DC/DC的工作频率提高到1MHZ，功率密度接近200W/in3，然而其转换效率却始终没有超过90%，主要原因在于MOSFET的损耗不仅有开关损耗，还有导通损耗和驱动损耗。特别是驱动损耗随工作频率的上升也大幅度增加，而且因1MHZ频率之下不易采用同步整流技术，其效率是无法再提高的。因此，其转换效率始终没有突破90%大关。 为了降低第一代有源箝位技术的成本，IPD公司申报了第二代有源箝位技术专利。它采用P沟MOSFET在变压器二次侧用于 forward电路拓朴的有源箝位。这使产品成本减低很多。但这种方法形成的MOSFET的零电压开关（ZVS）边界条件较窄，在全工作条件范围内
电子科技大学中山学院新型电源设计实践报告 设计名称基于BUCK变换器的开关电源设计 学院机电学院 班级 14级电气A班 学号姓名 2014100500521 刘连红 指导教师余翼 机电工程学院 2017年 12月 27日
一、设计要求与内容 开关电源是20世纪60年代电源历史上的一次革命，它安装于各种家用电器、工业设备及军用电子装置中，同时作为赋能装置应用于各个领域。比如在电力系统中的应用、在通信领域中的应用、在蓄电池充电中的应用、在风能\太阳能发电中的应用。这次我们要求设计一个9-12V的情况下，通过一个开关电源得到一个稳定的5V/1A的直流输出。我们要求这个开关电源有整流的功能，同时通过反馈控制，有稳压，调压，降压的功能。从而得到稳定的一个直流输出。 二、人员分工与时间安排表 三总体方案设计与论证 3.1 设计思路和流程
1.经过题目选定，确定使用基于BUCK变换器的电源设计。 2.在方案选择过程中，因为考虑到是非隔离电源，使用集成PWM调制芯片简化电路设计。 3.在分析了UC3842，SG3525等芯片的功能与参数后，选择MC34063作为控制方案，该芯片本身也有较强的驱动能力，可直接外接滤波电路与反馈电路来进行电源设计。 4.通过外接场效应管的方式极大增强了驱动能力，该场效应管最大电流可到达17A以上，设计中仅利用不到1A，如果更换滤波电路中的元器件，输出功率可以得到数倍的提升。如果将采样电阻改为电位器，还可以灵活调节输出电压。 3.2 开关电源总电路框图 图3-1 开关电源总电路框图 四、开关电源原理图各部分说明及计算 4.1总原理图的介绍 开关电源是指调整管工作在开关方式，只有导通和截止两个状态，上图为工作过程。 基准电压为固定值，由于输入波动或负载变化导致输出电压减小，采样电压将减小，经过比较放大后，脉冲调制电路根据这个误差，提高占空比使输出电压增大。同理，当由于输入波动或负载变化导致输入电压增大时，脉冲调制电路降低占空比使输出电压减小，以此来控制输出电压的稳定。 4.2 各部分的说明与计算
Buck 变换器的环路设计 1． 功率级传递函数 R1L1 Q1 buck 变换器功率级电路示意图 其传递函数为 1 )(1121+??++??+??=s C R ESR s C L s C ESR V V out out out i o 分子为一阶微分环节，有一个零点，其转折频率为 out zero C ESR f ?=π21 分母为二阶积分环节， 其阻尼系数1 2L C R out =ζ，其中ESR R R +=1 当1>ζ时，系统为过阻尼状态，有两个不同的极点。 当1=ζ时，系统为临界阻尼状态，有两个相同的极点。 当1<ζ时，系统为欠阻尼状态，有两个共轭的复数极点。 在DCDC 变换器中，为了获得较高的效率，会尽可能的减小R 的值，所以通常系统都是处在欠阻尼状态。
10 2103104105-40-20 20 102103104105 -200-150 -100 -50 典型的buck 变换器功率级幅频和相频特性曲线。 参数：Cout=100uF ，L1=2.2uH ，ESR=1m Ω,R1=10m Ω 在功率级的传函中，有一个由ESR 和Cout 构成的零点。当ESR 比较小时，幅频曲线在转折频率后会以-40db/dec 衰减，相频曲线也会由0deg 急剧的下降为－180deg 。在控制回路的环路补偿中就必须增加额外的相位超前补偿，否则不能满足要求的相位裕度。 当ESR 较大时，由ESR 和Cout 组成的零点会抵消到一个极点，控制回路中不需要额外的相位超前补偿，就能满足要求的相位裕度。 下图为ESR=100m Ω（其余参数相同）的幅频和相频特性曲线。可以看出，其相位最低降到-100deg ，尚有80deg 的相位裕度。
(完整)BUCK电路方案设计 编辑整理： 尊敬的读者朋友们： 这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（(完整)BUCK电路方案设计）的内容能够给您的工作和学习带来便利。同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。 本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为(完整)BUCK电路方案设计的全部内容。
项目2 项目名称基于PWM控制 Buck变换器设计 一、目的 1．熟悉Buck变换电路工作原理，探究PID闭环调压系统设计方法。 2．熟悉专用PWM控制芯片工作原理， 3．探究由运放构成的PID闭环控制电路调节规律，并分析系统稳定性。 二、内容 设计基于PWM控制的Buck变换器，指标参数如下： ?输入电压：9V～12V； ?输出电压:5V，纹波<1%； ?输出功率：10W ?开关频率：40kHz ?具有过流、短路保护和过压保护功能,并设计报警电路。 ?具有软启动功能。 ?进行Buck变换电路的设计、仿真（选择项)与电路调试。 三、实验仪器设备 1. 示波器 2。稳压电源 3。电烙铁 4. PC817隔离 5. 计算机 6。 PWM控制芯片SG3525 7。 IRF540_MOSFET 8。 MUR1560快恢复整流二极管 9。 74HC74N_D触发器 10。 LM358放大器 11。万用表 12. 电容、电感、电阻
四、研究内容 （一）方案设计 基于PWM控制的Buck变换器主要由五部分构成，功率主电路、PWM发生电路、MOSFET 驱动电路、隔离电路和保护电路组成。Buck变换器的基本控制思路框图如图1。1所示，总体电路图如图1.2所示。 图1.1 Buck变换器控制框图 图1.2 总体电路图 1、功率主电路
《运动控制系统》 课程设计报告 设计题目：Buck变换器实现及调速系统设计与实践班级： 姓名： 学号： 指导教师： 设计时间：
目录 摘要 第一章...........................................................概述 . (2) 第二章设计任务及要求 (3) 2.1 实验目的 (3) 2.2 实验内容 (3) 2.3 设计要求 (4) 2.4实验（设计）仪器设备和材料清单 (4) 2.5 课程设计基本要求 (4) 第三章BUCK变换器的工作原理和各种模型 (4) 3.1 Buck变换器介绍 (4) 3.2 Buck变换器电路拓扑 (5) 3.3 PWM控制的基本原理 (6) 第四章MATLAB仿真模型的建立 (7) 4.1 MATLAB仿真软件介绍 (7) 4.2 BUCK电路模型的搭建 (7) 4.3 Buck变换器在电机拖动控制系统中的设计与仿真 (10) 4.3.1直流电机的数学模型 (10) 4.3.1系统在开环情况下的仿真 (12) 4.3.1系统在闭环情况下的仿真 (12) 第五章总结与体会 (15) 参考文献 (15)
摘要：变压调速是直流调速系统的主要方法，调节电枢供电电压从而改变电机的转速。即需要有一个可控直流源，常用的为直流斩波或者脉宽调制器，其通过电力电子开关控制及电容、电感的充放电及二极管的续流组成直流斩波电路（DC），实现输出电压可控，即升压（BOOST）、降压（BUCK）。本实验主要针对降压斩波电路（BUCK）进行实验分析。实验采用MATLAB作为仿真软件，利用PWM波驱动降压斩波电路为直流电动机提供驱动电压，并通过调节PWM波的占空比来调节电动机的启动电压使达到调节电动机转速的电路设计。 关键词：S-Function；PWM调制；Buck变换器；闭环控制；直流电动机 第一章概述 直流变换技术（亦称直流斩波技术，DC-DC），作为电力电子技术领域非常活跃的一个分支，在近几年里，得到了充分的发展。随着电动牵引技术的发展，特别是电子信息类产品的大量涌现，直流变换技术已经广泛应用于生产，生活的各个领域。由于其有良好的可操作性，被大量应用到电机的调速系统中，很好的解决了电动机调速的不可控性。 BUCK电路作为一种最基本的DC-DC变换电路，由于其简单、实用性在各种电源产品中均得到广泛的应用。其电路主要器件有电力电子开关（IGBT或MOSFET）、电感、电容、续流二极管。通过对开关的调节控制电压，其一般采用软开关控制方法，即采用脉宽调制技术（ＰＷＭ），通过改变占空比来调节输出电压的大小。其与直流调速系统组成的脉宽调制变换器—直流电机调速系统，简称直流脉宽调速系统，即ＰＷＭ直流调速系统。存在：１）主电路简单、功率器件少；２）开关频率高、电流容易连续、谐波小；３）低速性能好、稳态精度高；４）低速性能好，稳态精度高，动态抗干扰能力强等优点。 使用MATLAB等仿真分析，再做实物研究，已经逐渐成为电力电子技术研究的主要方法。 本次课程设计使用MATLAB友好的工作平台和编辑环境进行模型编辑工作，运用它的s函数编辑一个简单的脉冲发生器，要求它的占空可调；运用数学处理功能来处理仿真时的实时数据，利用传递函数构造直流电机转速的数学模型，运用它广泛的模块集合工具箱里的Simulink进行电路模型搭建和系统仿真，控制电路的占空比从而控制输出电压的大小，进而调节电机的转速，同时采用负反馈的控制方式，调节转速在一个恒定值。
B U C K变换器设计报告 一、BUCK变换器原理 降压变换器（Buck Converter）就是将直流输入电压变换成相对低的平均直流输出电压。它的特点是输出电压比输入的电压低，但输出电流比输入电流高。它主要用于直流稳压电源。 二、BUCK主电路参数计算及器件选择 1、BUCK变换器的设计方法 利用MATLAB和PSPICE对设计电路进行设计，根据设计指标选取合适的主电路及主电路元件参数，建立仿真模型，并进行变换器开环性能的仿真，再选取合适的闭环控制器进行闭环控制系统的设计，比较开环闭环仿真模型的超调量、调节时间等，选取性能优良的模型进行电路搭建。 2、主电路的设计指标 输入电压：标称直流48V，范围43~53V 输出电压：直流24V，5A 输出电压纹波：100mV 电流纹波： 开关频率：250kHz 相位裕量：60°
幅值裕量：10dB 3、BUCK主电路 主电路的相关参数： 开关周期：T S= s f 1=4×10-6s 占空比：当输入电压为43V时，D max= 当输入电压为53V时，D min=输出电压：V O=24V 输出电流I O=5A 纹波电流：Δi L= 纹波电压：ΔV L=100mV 电感量计算：由Δi L= 2L v- V o max - in DT S得： L= L o max - in i 2v- V ΔD min T S= 25 .0 2 24 53 ? -××4×10-6=×10-4H
电容量计算：由ΔV L =C i L 8ΔT S 得： C=L L V 8i ΔΔT S =1 .0825.0 ×4×10-6=×10-6F 而实际中，考虑到能量存储以及输入和负载变化的影响，C 的取值一般要大于该计算值，故取值为120μF 。 实际中，电解电容一般都具有等效串联电阻，因此在选择的过程中要注意此电阻的大小对系统性能的影响。通常钽电容的ESR 在100毫欧姆以下，而铝电解电容则高于这个数值，有些种类电容的ESR 甚至高达数欧。ESR 的高低与电容的容量、电压、频率和温度等多因素有关，一般对于等效串联电阻过大的电容，我们可以采用电容并联的方法减小此串联电阻。此处取R ESR =50m Ω。 4、主电路的开环传递函数 取R ESR =50m Ω，R=Ω，C=120μF ，L=105μH ，V in =48V ， 可得传递函数为： 在MATLAB 中根据开环传递函数画出Bode 图： >> clear >> num0=[,48]; >> den1=[,,1]; >> bode(num0,den1) >> [kg,gm,wkg,wgm]=margin(num0,den1)
一．设计要求 1.输入电压直流200V。 2.阻性负载，负载电阻在5~20Ω范围内变化。 3.输出电流恒定于5A。 4.纹波电流（纹波电压）低于1%。 5.控制电路可用数字电路（单片机为核心），也可用模拟电路（PWM 发生芯片为核心，如SG3525） 二、基于buck变换电路的稳压电源： 1.关于buck变换器 目前高频高效的buck变换器的应用越来越广泛。通常系统在满输出负载时，系统工作于ccm即连续电流模式。但是，当系统的输出负载从满载到轻载然后到空载变化的过程中，系统的工作模式也会发生相应的变化。对buck电路拓扑解释如下： ?T是全控元件(GTR,GTO,MOSFET,IGBT)，当时，T导通。 ?D：续流二极管。 ?L和C组成LPF。
（1） 其工作原理如下： 当 时，控制信号使得T 导通，D 截止，向L 充磁,向C 充电； 当 时，T 截止，D 续流，U0靠C 放电和L 中电流下降维持。 （2） 主要波形为： [0,]t DT ∈[,]t DT T ∈
（3） 假设及参数计算 T ，D 均为理想器件，L 较大，使得在一个周期内电流连续且无内阻，直流输出电压U0为恒定，整个电路无功耗，电路已达稳态。 当晶体管T 导通工作模式： （0≤t ≤t1=KT ） 二极管D 导通工作模式：（t1≤t ≤T ） 0L L d di u u u L dt =-=21011 d I I I U U L L t t -?-==01 ()d U U t I L -?=21 I I I ?=-021 I U L t t ?=-021() U t t I L -?=
S a b e r仿真作业Buck变换器的设计与仿真
目录 1 Buck变换器技术 .......................................................................................................................... - 2 - 1.1 Buck变换器基本工作原理 ................................................................................................. - 2 - 1.2 Buck变换器工作模态分析 ................................................................................................. - 2 - 1.3 Buck变化器外特性 ............................................................................................................ - 3 - 2 Buck变换器参数设计................................................................................................................... - 5 - 2.1 Buck变换器性能指标......................................................................................................... - 5 - 2.2 Buck变换器主电路设计..................................................................................................... - 5 - 2.2.1 占空比D .................................................................................................................. - 5 - 2.2.2 滤波电感Lf.............................................................................................................. - 5 - 2.2.3 滤波电容Cf ............................................................................................................. - 6 - 2.2.4 开关管Q的选取...................................................................................................... - 7 - 2.2.5 续流二极管D的选取 .............................................................................................. - 7 - 3 Buck变换器开环仿真................................................................................................................... - 7 - 3.1 Buck变换器仿真参数及指标.............................................................................................. - 7 - 3.2 Buck变换器开环仿真结果及分析 ...................................................................................... - 8 - 4 Buck变换器闭环控制的参数设计................................................................................................. - 9 - 4.1 闭环控制原理..................................................................................................................... - 9 - 4.2 Buck变换器的闭环电路参数设计 .................................................................................... - 10 - 4.2.1 Gvd(s)的传递函数分析 .......................................................................................... - 10 - 4.2.2 补偿环节Gc(s)的设计........................................................................................... - 12 - 4.2.3 补偿环节参数设计................................................................................................. - 14 - 5 Buck变换器闭环仿真................................................................................................................. - 18 - 5.1 Buck变换器闭环仿真参数及指标 .................................................................................... - 18 - 5.2 Buck变换器闭环仿真电路原理图 .................................................................................... - 19 - 5.3 Buck变换器的闭环仿真结果与分析................................................................................. - 19 - 6 总结 ........................................................................................................................................... - 21 -
目录 一、设计要求 (2) 二、设计方案 (2) 三、电路的设计 (3) 四、主电路参数计算和元器件选择 (4) 1、IGBT (4) 2、二极管 (4) 3、电感 (4) 4、电容 (5) 五、各模块所选器件说明 (5) 1、变压器EI86 (5) 2、误差放大器UC3842 (5) 3、脉宽调制器SG3525 (6) 4、驱动器MC34152 (7) 5、三端正稳压器7815 (8) 六、电气原理总图及元器件明细表 (8) 七、课程设计心得 (10) 八、参考资料 (10)
汽车电力电子技术课程设计 ——BUCK变换器的设计 一、设计要求 设计一稳压直流电源，输入为交流220V/50HZ，输出为直流15V的直流稳压电源，如下图1所示，其中DC-DC变换时主要采用BUCK变换器，变换器主器件采用IGBT，控制方式采用PWM控制。 图1 总电路原理框图 二、设计方案 小功率直流稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，其原理框图如2所示。
图2 直流稳压电源原理框图 三、电路的设计 G a b c Vi 0WM V G d 图3 Buck 变换器电路及相关波形 Buck 变换器主要包括：开关元件M1，二极管D1，电感L1，电容C1和反馈环路。而一般的反馈环路由四部分组成：采样网络，误差放大器（Error Amplifier ，E/A ），脉宽调制器（Pulse Width Modulation ，PWM ）和驱动电路。 为了便于对Buck 变换器基本工作原理的分析，我们首先作以下几点合理的假设： a 、开关元件M1和二极管D1都是理想元件。它们可以快速的导通和关断，且导通时压降为零，关断时漏电流为零； b 、电容和电感同样是理想元件。电感工作在线性区而未饱和时，寄生电阻等于零。电容的等效串联电阻（Equivalent Series Resistance ，ESR ）和等效串联电感（Equivalent Series
B U C K变换器设计 Document serial number【LGGKGB-LGG98YT-LGGT8CB-LGUT-
BUCK变换器设计报告 一、BUCK变换器原理 降压变换器（Buck Converter）就是将直流输入电压变换成相对低的平均直流输出电压。它的特点是输出电压比输入的电压低，但输出电流比输入电流高。它主要用于直流稳压电源。 二、BUCK主电路参数计算及器件选择 1、BUCK变换器的设计方法 利用MATLAB和PSPICE对设计电路进行设计，根据设计指标选取合适的主电路及主电路元件参数，建立仿真模型，并进行变换器开环性能的仿真，再选取合适的闭环控制器进行闭环控制系统的设计，比较开环闭环仿真模型的超调量、调节时间等，选取性能优良的模型进行电路搭建。 2、主电路的设计指标 输入电压：标称直流48V，范围43~53V 输出电压：直流24V，5A 输出电压纹波：100mV 电流纹波： 开关频率：250kHz 相位裕量：60° 幅值裕量：10dB
3、BUCK 主电路 主电路的相关参数： 开关周期：T S =s f 1 =4×10-6s 占空比：当输入电压为43V 时，D max = 当输入电压为53V 时，D min = 输出电压：V O =24V 输出电流I O =5A 纹波电流：Δi L = 纹波电压：ΔV L =100mV 电感量计算：由Δi L =2L v -V o max -in DT S 得： L=L o max -in i 2v -V ΔD min T S=25 .022453?-××4×10-6=×10-4H 电容量计算：由ΔV L =C i L 8ΔT S 得： C=L L V 8i ΔΔT S =1.0825 .0? ×4×10-6=×10-6 F 而实际中，考虑到能量存储以及输入和负载变化的影响， C 的取值一般要大于该计算值，故取值为120μF 。
前言 在实际电力电子装置中，工程人员往往凭经验通过不断更换元器件或改变结构使装置满足一定的动态和静态特性，而通过计算机仿真能方便地完成这种改变，从而缩短产品开发周期，减小研究开发成本。另外，在电力电子课程教学中，单纯地讲解开关元器件和各种变换电路理论，显得枯燥而缺乏生动，计算机辅助分析和设计在电力电子课程教学中显示出了它的强大的优势，通过电路仿真使得课堂教学概念讲解直观化，理论结果可视化。 Saber仿真软件是美国Analogy公司开发的功能强大的电力电子系统仿真软件之一，可用于电子、电力电子、机电一体化、机械、水力、控制等领域的系统设计和仿真。它具有很大的通用模型库和较为精确的具体型号的器件模型，其元件模型库中有4 700多种具体型号的器件模型，500多种通用模型。针对电力电子应用，Saber提供了电源设计的环境— PowerExpress，它支持行为级和元件级的设计。Saber的MAST语言是一种硬件描述语言，运用该语言可以方便地建立用户自身的元件或电路模型，其程序兼容Spice仿真程序。专门为Saber仿真器而设计的SaberSketch提供了友好的用户图形界面，使得仿真非常直观，让使用者易学易用。掌握Saber仿真软件对于研究开发电力电子装置及其控制系统，以及电力电子教学都具有重要的意义。
目录 前言 (1) 目录 (2) 1. 基本的Buck 型变换器（开环） (3) 1.1 Buck 变换器基本电路形式 (3) 1.2 各器件参数和指标之间关系的定性分析 (4) 1.3 实验仿真及分析 (4) 2 闭环控制的构成与性能分析 (6) 2.1 差分放大电路 (6) 2.2 功率放大器（PI）模块 (7) 2.3 PWM 块 (8) 3 主电路 (9) 3. 1 主电路参数讨论 (9) 3.1.1 电容对输出电压波形的响 (10) 3.1.2 电感对输出电压波形的影响 (11) 4 结语 (12) 参考文献 (13)