Buck電路的設(shè)計與仿真

精品值得閱讀精品值得閱讀相信相信的力量相信相信的力量uck電路的設(shè)計與仿真1、Buck電路設(shè)計：設(shè)計一降壓變換器，輸入電壓為20V，輸出電壓5V，要求紋波電壓為輸出電壓的0.5%，負載電阻10歐姆，求工作頻率分別為10kHz和50kHz時所需的電感、電容。比較說明不同開關(guān)頻率下，無源器件的選擇。解：(1)工作頻率為10kHz時，A.主開關(guān)管可使用MOSFET,開關(guān)頻率為10kHz;B輸入20V，輸出5V，可確定占空比Dc=25%;C.根據(jù)如下公式選擇電感Lc(1_DJRLc(1_DJRT2s(1-0.25)1°亠210000=3.7510*H5(1-0.25)0.7510,5(1-0.25)0.7510,H50000這個值是電感電流連續(xù)與否的臨界值,L>Lc則電感電流連續(xù)，實際電感值這個值是電感電流連續(xù)與否的臨界值，L>Lc則電感電流連續(xù)，實際電感值可選為1.1~1.2倍的臨界電感，可選擇為410?H；D.根據(jù)紋波的要求和如下公式計算電容值C=^^Ts2 J=4.1710牛8L^U。 8沃4.5沃10X0.005510000(2)工作頻率為50kHz時，A.主開關(guān)管可使用MOSFET,開關(guān)頻率為50kHz;B輸入20V，輸出5V，可確定占空比Dc=25%;C.根據(jù)如下公式選擇電感. (1—DJRt(1—0.25)匯10,. 1Lc Ts2

可選為1.2倍的臨界電感，可選擇為0.910"H；D.根據(jù)紋波的要求和如下公式計算電容值Uo(1-DcUo(1-Dc)8LUoTs25(1-0.25) 180.910J0.0055500002=0.83310*F分析：在其他條件不變的情況下，若開關(guān)頻率提高 n倍，則電感值減小為1/n，電容值也減小到1/n。從上面推導(dǎo)中也得出這個結(jié)論2、Buck電路仿真:利用simpowersystems中的模塊建立所設(shè)計降壓變換器的仿真電路。輸入電壓為20V的直流電壓源，開關(guān)管選MOSFET模塊（參數(shù)默認），用PulseGenerator模塊產(chǎn)生脈沖驅(qū)動開關(guān)管建模:matlab20120510?matlab20120510?分別做兩種開關(guān)頻率下的仿真工作頻率為10kHz時

使用理論計算的占空比，記錄直流電壓波形，計算穩(wěn)態(tài)直流電壓值，計算穩(wěn)態(tài)直流紋波電壓，并與理論公式比較，驗證設(shè)計指標。直流電壓波形：(穩(wěn)態(tài)直流電壓值=4.595V)直流紋波電壓波形:觀察直流電壓瞬時值:輸出的穩(wěn)態(tài)直流電壓最大值為 4.607V，最小值為 4.585V，所以得到Uo:0.012V

.UoUo.UoUo俺0.0026c0.0054.595符合設(shè)計要求畫出電感電流波形，計算電流波動值并與理論公式對比。電流波形:輸出的電感電流最大值為0.96A，最小值為0A，所以得到：iL：0.96A理論計算如下所示：T32.520.50-0.511.525Tineofftet:紋波T090.00.60.50.30.200.01910.01520.01930.01940.01%0.0197Tineoffset0.01S530T32.520.50-0.511.525Tineofftet:紋波T090.00.60.50.30.200.01910.01520.01930.01940.01%0.0197Tineoffset0.01S530.沉=蟲（1—Dc）Ts54（1一0.25） - 0.9375AL 4"0 10000仿真結(jié)果與理論值基本相同。（3）修改占空比，觀察直流電壓值的變化占空比改為50%直流電壓波形：（幅值為9.551V）輸出的穩(wěn)態(tài)直流電壓最大值為 9.5657V輸出的穩(wěn)態(tài)直流電壓最大值為 9.5657V，最小值為9.5502V，所以得到Uo：0.0115V。UoUo0.0115UoUo0.01159.5510.0012<0.005直流電壓在趨于穩(wěn)定前，波動增多。同時，在穩(wěn)定時的紋波減小了⑷將電感改為臨界電感值的一半，運行仿真模型：記錄電感電流波形，觀察不連續(xù)電流的波形；記錄直流電壓波形，計算穩(wěn)態(tài)直流電壓值，與理論公式對比,并與同一占空比下電流連續(xù)時的直流電壓值進行比較；計算穩(wěn)態(tài)直流紋波電壓,并與理論公式比較（需根據(jù)電流波形計算D2的大?。╇姼须娏鞑ㄐ?

電感電流波形:電流斷續(xù)波形:電流連續(xù)波形:電壓波形：（穩(wěn)態(tài)電壓值=6.264V）

口回:骨自 ASSO&-EgUo0.020.040.06o.oa0.10120.140.1Eo.ie0.20.020.040.06o.oa0.10120.140.1Eo.ie0.21 - - .????????N - I i r ；；??????????lZJiiiiTineoflset:0輸出的穩(wěn)態(tài)直流電壓最大值為 6.288V，最小值為6.231V，所以得到.Uo：0.057V?！鯱oUo■UoUo0.0576.2640.0091 0.005紋波增大。大于設(shè)計要求電流斷續(xù):Vout_電流斷續(xù):Vout_D!Vin D1D2電流連續(xù)：=D1Vin所以：D2=Vin-VoutD1=20-6.264*4.595=0504，電感變?yōu)樵瓉硪话?。占Vout 6.264 20空比變?yōu)樵瓉淼膬杀豆ぷ黝l率為50kHz時1）使用理論計算的占空比，記錄直流電壓波形，計算穩(wěn)態(tài)直流電壓值，計算穩(wěn)態(tài)直流紋波電壓，并與理論公式比較，驗證設(shè)計指標直流電壓波形：（穩(wěn)態(tài)直流電壓值=4.605V）

直流紋波電壓波形:直流紋波電壓波形:觀察直流電壓瞬時值:輸出的穩(wěn)態(tài)直流電壓最大值為 4.617V，最小值為4.591V，所以得到UoUoUo-0.026VUoUo=0.026：0.0056 0.0054.605不符合設(shè)計要求2）畫出電感電流波形，計算電流波動值并與理論公式對比。電流波形:輸出的電感電流最大值為0.86A電流波形:輸出的電感電流最大值為0.86A，最小值為0A，所以得到iL0.86A理論計算如下所示:理論計算如下所示:%二 —Dc)T%二 —Dc)Ts50.910*°-0-25)融"8333A仿真結(jié)果與理論值基本相同3）仿真結(jié)果與理論值基本相同3）修改占空比，觀察直流電壓值的變化占空比改為50%直流電壓波形：（幅值為9.551V）3自QQPftH?s3自QQPftH?sa■Tktie 0 ?10輸出的穩(wěn)態(tài)直流電壓最大值為9.5680V,最小值為9.5506V,所以得到Uo:0.0176V。UoUo0.0176UoUo0.01769.5510.0018<0.005直流電壓在趨于穩(wěn)定前，波動增多。同時，在穩(wěn)定時的