电力电子技术课程设计-BUCK开关电源闭环控制的仿真研究--48V12V

CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY

课程设计说明书

课程设计名称：电力电子技术

题目：BUCK开关电源闭环控制的仿真研究- 48V/12V

课题名BUCK开关电源闭环控制的仿真研究-20V/8V 称 课题内容： 课题1、根据设计要求计算滤波电感和滤波电容的参数值，完成开关电路的设计 内2、根据设计步骤和公式，设计双极点-双零点补偿网络，完成闭环系统的设计 求容及3、采用MATLAB中simulink中simpowersystems模型库搭建开环闭环降压式变指换器的仿真模型 标要4、观察并记录系统在额定负载以及突加、突卸80%额定负载时的输出电压和负载

专业：电气工程及其自动化

指导教师：职称：讲师

电流的波形 指标要求： 1、输入直流电压(VIN)：48V，输出电压(VO)：12V，输出电压纹波峰-峰值 Vpp≤50mV 2、负载电阻：R=1Ω，电感电流脉动：输出电流的10%，开关频率(fs)=100kHz 3、BUCK主电路二极管的通态压降VD=0.5V，电感中的电阻压降VL=0.1V，开关管导通压降VON=0.5V,滤波电容C与电解电容RC的乘积为75μΩ*F 4、采用压控开关S2实现80%的额定负载的突加、突卸，负载突加突卸的脉冲信 号幅值为1，周期为0.012S，占空比为2%，相位延迟0.006S 第1天阅读课程设计指导书，熟悉设计要求和设计方法 进第2天根据设计原理计算相关主要元件参数以及完成BUCK开关电源系统的设计 程第3天熟悉MATLAB仿真软件的使用，构建系统仿真模型 安第4天仿真调试，记录要求测量波形 排 第5天撰写课程设计说明书 起 止 日日 期

目录

第一章课题背景...................................................... 1 1.1BUCK电路的工作原理 .............................................. 1 1.2 BUCK开关电源的应用 ............................................. 2 第二章课题设计要求.................................................. 5 2.1 课题设计内容.................................................... 5 2.2 课题设计指标要求................................................ 5 第三章课题设计方案.................................................. 6 3.1 系统的组成...................................................... 6 3.2主电路部分的设计 ................................................ 7 3.3闭环系统的设计 .................................................. 7 3.3.1开环原始传递函数的计算 ........................................ 8 3.4双极点双零点补偿控制器的设计 .................................... 9 3.4.1 有源超前-滞后补偿网络......................................... 9 3.4.2补偿器的传递函数 .............................................. 9 3.4.2伯德图及相角裕量 ............................................. 11 3.5闭环系统的仿真 ................................................. 12 3.5.1传递函数 ..................................................... 12 3.5.2 仿真结果..................................................... 12 第四章总结及心得体会............................................... 16 参考文献........................................................... 17 附录............................................................... 18

第一章课题背景

1.1BUCK电路的工作原理

降压电路的原理图如图1.1.1所示。该电路使用一个全控器件S，图中为MOSFET。图1.1中，为在S关断时给负载中电感电流提供通道，设置了续流二极管VD。

图1.1降压电路的原理图

S导通时，等效电路图如图1.2所示，输入端电源通过开关管S及电感器L对负载供电，并同时对电感器L充电。电感相当于一个恒流源，起传递能量作用电容相当于恒压源，在电路里起到滤波的作用。

图1.2 等效电路图

S关断时，等效电路图如图1.3所示，电感器L中储存的能量通过续流二极管D形成的回路，对负载R继续供电，从而保证了负载端获得连续的电流。

图1.3 等效电路图

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