Buck电路小信号分析

1. Buck 电路小信号线性化交流模型为：

⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧+=-

=+-=)(~)(~)(~)(~)(~)(~)(~)(~)(~)(~o o o t d I t i D t i R t u t i dt t u d C t d V t u t u D dt t i d L L L in L in in L （1-1）

2. Buck 电路小信号交流模型等效电路

图2-1 Buck 电路小信号交流模型等效电路

3. 传递函数

()()()()()()⎪⎪⎪⎪⎩

⎪⎪⎪⎪⎨⎧++=++===112020s R L LCs V s d s v s R L LCs D s v s v g s v o s d g o g （3-1）

谐振频率Hz LC f 3.50321

0==π

--------徐德鸿.电力电子系统建模及控制.机械工业出版社，2005.

4. 主电路参数设计

（1）输入直流电压in V ：100V

（2）输出电压o V ：50V ， 纹波系数：00001≤δ

（3）占空比：5.0o ==in

V V D （4）负载：Ω=10R

（5）功率：W R V P 2502

o ==

（6）开关频率：kHz f s 10=

（7）开关管

由于是小功率DC-DC 变换器，所以选用功率MOSFET 作为开关器件，MOSFET 的型号选择IRF250（V U DS 200=,A I D 30=,()Ω=085.0on DS R )。

（8）电感

电感的大小决定了开关电源主回路处于CCM 还是DCM 模式，由Buck 电路工作于电感电流连续状态下的条件：

21D RT L S -≥ （4-1）

得： S RT D L 2

1-≥

（4-2） 所以mH L 25.0≥,取mH L 1=

（9）电容

电容的作用是保持恒定的输出电压，可根据允许的输出电压纹波值来选择电 容的大小：

()D T V L V C S o o -∆=182 所以F C μ5.62=，取F C μ100=

--------[1] 裴云庆，杨旭，王兆安.开关稳压电源的设计和应用[M].机械工业出版社，2010.

[2] 英飞凌公司.IRF250 数据手册.

[3] 巩鲁洪, 曹文思. 基于BUCK 变换器的建模与设计[J]. 科学之友,2008.

5. 扰动信号

占空比扰动：)2sin()(~t f d t d sd π=

其中： 005.05.01001=⨯≤d kHz kHz f sd 11010

1=⨯≤ 输入电压扰动：)2sin()(~t f u t u su in π= 其中： V V u 5.0501001=⨯≤kHz kHz f sd 11010

1=⨯≤ 负载扰动：)2sin()(~t f i t i si o π=

其中： A A I 05.051001=⨯≤kHz kHz f sd 11010

1=⨯≤

6. 仿真因素

电路与小信号模型对比

输入电压小扰动)(~t u in

占空比小扰动)(~t d → 输出电压)(~o

t u 纹波等稳态性能

负载小扰动

7. 仿真结果分析

电路与小信号模型对比，模型是否精确？ 加各种扰动，对输出电压的影响？