buck变换器设计报告
BUCK变换器设计
BUCK变换器设计1设计目的及解决方案1.1问题的提出此次设计的目的是针对给定的特定题目要求，设计一个BUCK变换器DC/DC变换器，使其实现输入电压为DC 28V±10%时，输出电压为DC 12V，输出电流为2A，电压纹波为1％。
1.2设计方案此次设计主要是针对BUCK变换器的主电路进行设计,所选择的全控型器件为P-MOSFET.查阅相关资料，可以使用以脉宽调制器SG3525芯片为主的控制电路来产生PWM控制信号，从而来控制P—MOSFET的通断.然后通过设计以IR2110为主芯片的驱动电路对P-MOSFET进行驱动，电路需要使用两个输出电压恒定为15V的电源来驱动两个芯片工作。
图1。
1 总电路原理框图同时采用电压闭环,将输出电压进行分压处理后将其反馈给控制端，由输出电压与载波信号比较产生PWM信号，达到负反馈稳定控制的目的，得到电路的原理框图1.1所示.2.电路基本结构及降压原理2.1电路基本结构下图1.2所示为BUCK型DC/DC变换器的基本结构，此电路主要由虚线框内的全控性开关管T和续流二极管D以及输出滤波电路LC构成。
对开关管T进行周期性的通、断控制，便能将直流电源的输入电压Vs变换成为电压Vo输出给负载。
图2。
1 Buck变换器的电路结构2.2电路降压原理在一个开关周期T s期间对开关管T施加如图1.1（b）所示的驱动信号V G，在T on期间，V G〉0,开关管T处于通态，若忽略其饱和压降，输出电压Uo等于输入电压；在Toff期间，V G=0，开关管T处于断态，若忽略开关管的漏电流，输出电压为0。
开关管T导通时间与周期T s的比值称为占空比D，即D=T on/T s。
因此Vo=DVs，所以可以通过调节占空比D的大小，便可调节输出直流电压的大小，从而也就达到了降压的目的。
3 BUCK 变换器参数设计3.1 Buck 变换器性能指标输入电压:V in =DC 28V ±10%；输出性能：V out =DC 12V 、I o =2A ；Iout=0.1A 时，电感电流临界连续。
(完整word版)Buck变换器的设计与仿真
目录1 Buck变换器技术........................................................................................................................... - 1 -1.1 Buck变换器基本工作原理............................................................................................... - 1 -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。
实验报告-buck变换器
计算机仿真技术实验报告仿真技术及应用实验班级：学号：姓名：实验项目实验7 基于Simulink 的直流斩波电路仿真实验 7.1实验目的１） 掌握Simulink 的工作环境及SimPowerSystems 功能模块库的应用； ２） 掌握Simulink 的电力电子电路建模和仿真方法；３） 掌握Simulink 下数学模型的仿真方法；４） 掌握升压、降压斩波电路（Buck Chopper ）的工作原理及其工作特点； ５） 掌握PID 控制对系统输出特性的影响。
7.2实验内容与要求7.2.1 实验内容Buck 降压型电路原理图如图6-1所示。
图中，功率管VT 为MOSFET 开关调整组件，其导通与关断由控制脉冲决定；二极管VD 为续流二极管，开关管截止时可保持输出电流连续。
re f V 为输出电压给定参考量；L R 为负载电阻。
系统基本参数为：电源电压)314sin(100)(t t e =；变压器BT 为理想变压器，其变比为1:2=n ；PWM 频率为Hz f PWM 2000=；误差放大器放大倍数为1000=V K ；电阻Ω01.0C R ；整流滤波电容F C μ1000=，PWM 滤波电容F C o μ10=、电感H L 05.0=；负载电阻Ω=10L R 。
系统基本参数见表6.1。
分析Buck 变换器的工作特性。
表6.1 系统基本参数C R（Ω） C（F μ）o C（F μ）L （H ）L R（Ω）V KnPWM f（Hz ）0.01 1000100.051010002:12000K误差放大器比较器refV 锯齿波+-inu Di ini si 1:2LR oC LC R C)(t e 图6.1 Buck 变换器电路图o u VTBTVD+-ou Li +-L u 6.2.2实验要求１） 在Simulink 仿真环境中，利用SimPowerSystems 库模型建立系统仿真模型； ２） 分析Buck 变换器系统参数的改变对输出电压的影响；３）根据PWM 信号发生器原理构建其Simulink 仿真模型，并封装成子系统。
BUCK变换器设计
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：0.25A开关频率：250kHz相位裕量：60°幅值裕量：10dB3、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 =2Lv -V o max -in DT S 得： L=L o max -in i 2v -V ΔD min T S=25.022453⨯-×0.4528×4×10-6=1.05×10-4H 电容量计算：由ΔV L =Ci 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。
buck变换器设计报告
BUCK变换器设计报告——电力电子装置及应用课程设计1 设计指标及要求1.1设计指标•输入电压标称直流48V 范围：43V~53V•输出电压：直流24V•输出电流：直流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：10dB1.2 设计要求•计算主回路的电感和电容值•开关器件选用MOSFET, 计算其电压和电流定额•设计控制器结构和参数•画出整个电路, 给出仿真结果2 BUCK主电路各参数计算图1 利用matlab搭建的BUCK主电路Mosfet2在0.01s时导通，使得负载电阻由9.6变为4.8，也就是说负载由半载到满载，稳态时负载电流上升一倍，负载电压不变，这两种状态的转换的过程的表征系统的性能指标。
2.1 电感值计算当时，，D=0.558 , 求得当时，，D=0.5 , 求得当时，，D=0.453，求得所以，取2.2 电容值的计算代入，得，由于考虑实际中能量存储以及输入和负载变化，一般取C大于该值，取2.3 开关器件电压电流计算2.4 开传递函数的确定其中故开环传递函数为3 系统开环性能3.1 开环传递函数的阶跃响应由MATLAB可以作出系统的开环函数的单位阶跃响应，如下图所示由图可知，系统振荡时间较长，在5ms之后才可以达到稳定值，超调量为66.67%，需要增加校正装置进行校正。
3.2 系统开环输出电压电压、电流响应由MATLAB simulink作出的系统的输出电压、电流响应如下图所示图2 开环电压、电流响应在0.01s时负载由9.6变为4.8，电压振荡后不变，电流增大一倍。
由图可知电压超调量达到70%，电流超调量达到75%。
图3负载变化时电流响应图4负载变化时点响应图3 电流纹波图4 电压纹波电流纹波约为0.002A，电压纹波为0.01V，符合设计的要求，由于器件本身的压降损耗等因素，电压稳态值不等于24V，电流的稳态值也不等于5A。
一种高效率低纹波数字Buck变换器的设计的开题报告
一种高效率低纹波数字Buck变换器的设计的开题报告摘要：随着微电子技术和电源技术的不断进步，数字Buck变换器成为了一种最常见的DC-DC转换器。
它可以提供高效率和低纹波的输出电压。
本文介绍了一种高效率低纹波数字Buck变换器的设计。
该设计采用了电感电容滤波的方法来减小纹波，以及负载传输技术来提高效率。
采用了130nm CMOS技术来实现和模拟设计。
仿真结果表明，在1.8V的输入电压下，输出电压为1.0V，负载电流达到50mA时，该数字Buck变换器的效率可以高达92.5%，纹波峰值可以降至1.6mV。
这种设计符合现代电源电子学的趋势，是一种非常有前途的数字Buck变换器设计。
关键词：数字Buck变换器、电感电容滤波、负载传输技术、高效率、低纹波一、研究背景和意义随着电子产品的不断普及和应用，对高效率低纹波电源电子学的需求越来越强烈。
DC-DC转换器作为电源电子学的核心器件之一，已经成为了便携式、高速和高性能电子设备的重要组成部分。
数字Buck变换器作为一种广泛使用的DC-DC转换器，具有高效率、低纹波和调整输出电压等优点，因此备受关注。
数字Buck变换器的工作原理是将输入电压转换为经过电感和开关管控制的电容器间循环充放电而产生的输出电压。
若滤波电路设计不当，则可能会出现输出电压纹波的情况。
因此，现有文献都致力于提高纹波抑制性能。
在实际应用中，也需要优化数字Buck变换器的效率，降低功耗并延长电池寿命。
二、研究内容和方法本文旨在设计一种高效率和低纹波的数字Buck变换器，采用了电感电容滤波的方法来减小纹波，以及负载传输技术来提高效率。
采用了130nm CMOS技术来实现设计。
该设计的具体过程如下：1. 电感选择和滤波电容的确定；2. 经典的数字Buck变换器的设计；3. 采用负载传输技术，并根据实际负载情况调整负载电流；4. 在设计过程中，使用仿真工具进行参数选择和电路验证；5. 通过仿真和实验对该设计进行验证。
buck变换器设计报告
BUCK变换器设计报告——电力电子装置及应用课程设计1 设计指标及要求设计指标输入电压标称直流48V 范围：43V~53V输出电压：直流24V输出电流：直流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设计要求计算主回路的电感和电容值开关器件选用MOSFET, 计算其电压和电流定额设计控制器结构和参数画出整个电路, 给出仿真结果2 BUCK主电路各参数计算图1 利用matlab搭建的BUCK主电路Mosfet2在时导通，使得负载电阻由Ω变为Ω，也就是说负载由半载到满载，稳态时负载电流上升一倍，负载电压不变，这两种状态的转换的过程的表征系统的性能指标。
电感值计算当V in=43V时，V o=24V，D= , 求得L=85μH当V in=48V时，V o=24V，D= , 求得L=96μH当V in=53V时，V o=24V，D=，求得L=105μH所以，取L=105μH电容值的计算代入，得C=1.25μF，由于考虑实际中能量存储以及输入和负载变化，一般取C大于该值，取C=120μF开关器件电压电流计算V sw=V in−max=53V开传递函数的确定G vd(s)=1+sR esr C1+s2L(1+R esrR)C+s(LR+R esr C)V inG vd(s)=V in(s)d(s)=V in(1+sωZ)1+s2ω02+s/(Qω0)其中 R esr=50mΩωz=1R esr C=10.05×120/106rad/s=166667 rad/sω0=1√LC(1+R esrR)=1√105106×120106(1+0.054.8)=8863 rad/sQ=√LCLR+R esr C=√120×105×10−6105×10−6/4.8+0.05×120×10−6=4.018故开环传递函数为G vd(s)=48(1+s166667) s288632+s35612+13 系统开环性能开环传递函数的阶跃响应由MATLAB可以作出系统的开环函数的单位阶跃响应，如下图所示由图可知，系统振荡时间较长，在5ms之后才可以达到稳定值，超调量为%，需要增加校正装置进行校正。
BUCK变换器设计报告
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BUCK变换器设计指标输入电压：标称直流电压48 V，范围：43 V～53 V ；输出电压：直流24 V ；输出电流：直流5 A ；输出电压纹波：100 mV ；输出电流纹波：0.25A ；开关频率：250 kHz ；相位裕量：60；幅值裕量：10 dB 。
设计要求计算主回路电感和电容值；开关器件选用MOSFET，计算其电压和电流定额；设计控制器结构和参数；画出整个电路，给出仿真结果。
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=v0v in=0.5581V in=43V时，Dmax=v0v inV in=53V时，Dmin=v0=0.4528v 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。
Buck变换器仿真设计报告
Buck变换器仿真设计报告1设计要求输入电压：30-60VDC（额定48V）输出性能：–V out 24VDC–V out(p-p) <25mV–Iout 2A–I out =0.1A时，电感电流临界连续。
其他性能：–开关频率200kHz2变换器设计2.1电路组成2.2 主电路参数设计(1) 占空比8.03024min max ===in out V V D 4.06024max min ===in out V V D 5.04824===innom out nomV V D (2) 滤波电感0.1A 时电感电流临界连续。
H T I U L U T I L L CCM L L μμ3605)4.01(2.024max )min(=⨯-⨯--=∆∆=→=∆∆(3) 滤波电容取mV V p p out 5.12)(=-。
Ω==∆∆=125.02.025.0I V ESR F C ESR C f f 66610520125.010651065---⨯=⨯=⇒⨯=∙ 取F C f μ560=。
(4) 负载 对于阻性负载有o L oU R I =。
由于I out =0.1A 时，电感电流临界连续。
在额定电压、额定占空比下I out =2A ，可求得额定12L R =Ω，断续时负载值240L R =Ω。
2.3 闭环反馈设计(1) 确定开环传递函数11030102.0)10701(481)1()(6662+⨯+⨯⨯+=++∙+=---s s s s R L s C L C sESR V s G Lf f f f in(2) 增加检测及调制环节125.2)(=s H 2=M V)(965)()()(1)()(s G s G s H s G V s G s T c M c ==(3) 选择补偿环节)1)((1)(2221112C sR C C sR C sR s G c +++= KK lag 1tan tan 9011--+-=θ 1221C R f z π= 2221C R f p π=(4) 确定补偿环节参数① 截止频率取1/5fs ，即fc=40kHz 。
BUCK变换器的研究与设计
BUCK变换器的研究与设计1总体分析与解决方案1.1问题的提出与简述电力电子及开关电源技术因应用需求不断向前发展,新技术的出现又会使许多应用产品更新换代,还会开拓更多更新的应用领域。
开关电源高频化、模块化、数字化、绿色化等的实现,将标志着这些技术的成熟,实现高效率用电和高品质用电相结合。
伴随着人们对开关电源的进一步升级，低电压，大电流和高效率的开关电源成为研究趋势。
电子设备的小型化和低成本化使电源向轻，薄，小和高效率方向发展。
开关电源因其体积小，重量轻和效率高的优点而在各种电子信息设备中得到广泛的应用。
直流斩波电路（DC Chopper）的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，也称为直接直流—直流变换器（DC/DC Converter）。
直流斩波电路一般是指直接将直流电变为另一直流电的情况，不包括直流—交流—直流的情况，直流斩波电路的种类较多，包括6种基本斩波电路：降压斩波电路，升压斩波电路，升降压斩波电路，Cuk斩波电路，Sepic斩波电路和Zeta斩波电路。
利用不同的基本斩波电路进行组合，可构成复合斩波电路，如电流可逆斩波电路，桥式可逆斩波电路等，利用相同结构的基本斩波电路进行组合，可构成多相多重斩波电路。
其中IGBT降压斩波电路就是直流斩波中最基本的一种电路，是用IGBT作为全控型器件的降压斩波电路，用于直流到直流的降压变换。
IGBT是MOSFET与GTR的复合器件。
它既有MOSFET易驱动的特点，输入阻抗高，又具有功率晶体管电压、电流容量大等优点。
其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十千赫兹频率范围内，故在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。
所以用IGBT作为全控型器件的降压斩波电路就有了IGBT易驱动，电压、电流容量大的优点，因此发展很快。
直流降压斩波电路主要分为三个部分，分别为主电路模块，控制电路模块，驱动电路模块，除了上述主要模块之外，还必须考虑电路中电力电子器件的保护，以及控制电路与主电路的电气隔离。
电力电子课程设计 Buck变换器设计
电力电子技术课程设计 题 目 Buck变换器设计 学 院专 业年 级学 号姓 名同 组 人指 导 教 师成 绩年 月 日1 1 引言引言 ................................................................................................................... 1 2 PWM 控制 (1) (1) (2)3 3 开环控制回路开环控制回路 (5)................................................................................................................................... 5 ..................................................................................................................... 6 . (6)4 4 主电路主电路 (6) (7) (7) (8)5 5 闭环控制回路闭环控制回路 (8) (8) (9)6 6 总结总结 ................................................................................................................. 12 参考文献 . (14)Buck变换器设计1 引言目前，各种资料都显示，同步整流技术是近几年研究的热点，主要应用于低压大电流领域，其目的是为了解决续流管的导通损耗问题。
采用一般的二极管续流，其导通电阻较大，应用在大电流场合时，损耗很大。
用导通电阻非常小的MOS管代替二极管，可以解决损耗问题，但同时对驱动电路提出了更高的要求[1]。
BUCK型DCDC变换器电路设计
BUCK型DCDC变换器电路设计1.原理BUCK型DC-DC变换器的原理基于一个开关和一个电感的组合。
当开关闭合时，电感中储存的能量会增加，同时输出电压会降低。
当开关打开时，电感中储存的能量会释放，输出电压会增加。
通过改变开关的周期和占空比，可以控制输出电压的稳定性。
2.基本电路设计-开关可以是MOSFET或BJT等元件，负责控制电路的开关状态。
-电感主要起到储存能量的作用，根据输出电流选择合适的电感数值，并结合开关频率选择合适的电感电流。
-二极管位于电感和负载之间，用于流动电流。
-滤波电容用于过滤输出纹波，增加稳定性。
-负载则是变换器的输出端，根据需要选择合适的负载数值。
3.性能参数选择在设计BUCK型DC-DC变换器时，需要选择合适的性能参数以确保稳定性和效率。
-输入电压范围：根据实际应用的输入电压范围选择合适的设备。
-输出电压范围：根据实际应用的输出电压需求选择合适的设备。
-开关频率：通过选择合适的开关频率，可以平衡效率和纹波。
-效率：BUCK型DC-DC变换器的效率通常在80%到95%之间，可以通过选择适当的部件来提高效率。
-纹波电压：根据应用需求，选择适当的滤波电容和电感来减小输出电压纹波。
4.工作原理当输入电压施加到BUCK型DC-DC变换器的输入端时，开关关闭，电感将储存能量。
当开关打开时，电感释放能量到负载，从而提供稳定的输出电压。
通过改变开关的占空比，可以控制输出电压的稳定性。
5.效率和效果综上所述，BUCK型DC-DC变换器是一种常见的降压型电源变换器，通过开关和电感的组合实现输出电压的稳定降低。
在设计过程中，需要注意选择合适的元件和参数以满足应用需求。
同时，合理的电路布局和工艺选择，也对BUCK型DC-DC变换器的性能和效果有重要影响。
电力电子Buck电路课程设计实验报告
电力电子技术课程设计题目Buck变换器设计学院计算机与信息科学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25 日1 引言 (1)2 PWM控制器设计 (1)2.1 PWM控制的基本原理 (1)2.2 控制电路设计 (3)3 buck变换器主电路设计 (5)3.1 主电路分析 (5)3.2 反馈回路设计 (7)4 buck变换器控制器设计 (7)4.1 系统分析 (7)4.2控制器设计 (9)4.3控制器实现 (11)4.4 结果 (12)5 问题和总结 (12)参考文献： (13)附录： (14)Buck变换器设计1 引言直流电机是人们最先发明、认识和利用的电机，它具有调速范围广，且易于平滑调节，过载、起动、制动转矩大，易于控制，且控制装置的可靠性高，调速时的能量损耗小等优点，在高精度的位置随动系统中，直流电机占据着主导地位[1]。
直流-直流变流器（DC-DC Converter）的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，包括直接直流变流电路和间接直流变流电路。
直接直流变流电路为称斩波电路（DC Chopper），它的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，一般是指直接电变为另一直流电，这种情况下输入与输出之间不隔离。
间接直流变流电路是在直流变流电路中增加了交流环节，在交流环节中通常采用变压器实现输入输出间的隔离，因此也称带隔离的直流-直流变流电路或直-交-直电路。
降压斩波器的原理是：在一个控制周期中，让V导通一段时间t on，由电源E 向L、R、M供电，在此期间，u o＝E。
然后使V关断一段时间offt，此时电感L通过二极管VD 向R和M 供电，u o＝0。
一个周期内的平均电压onoon offtu Et t=⨯+。
输出电压小于电源电压，起到降压的作用[2]。
2 PWM控制器设计本组设计要求：Buck DC/DC变换器。
电源电压Vs=25～30V，瞬时电流(最大电流)不能超过0.5A(由于电源的限制)，开关频率70kHz。
BUCK变换器设计
BUCK变换器设计设计一个BUCK变换器是一个开环控制系统，需要考虑的因素有输入电压范围、输出电压、输出电流、效率等。
首先，确定输入电压范围。
输入电压范围决定了变换器的工作范围。
根据应用需求和电源供应情况，确定输入电压的最小和最大值，通常以直流输入为主。
其次，确定输出电压。
输出电压是设计BUCK变换器的一个重要参数，需要根据应用需求来确定。
通常，在确定输出电压的同时，还需要考虑负载电流和稳定性等因素。
接下来，确定输出电流。
根据应用需求，确定BUCK变换器的输出电流。
输出电流通常是由负载电流和效率等因素决定的。
然后，计算电感和电容值。
根据输入电压范围、输出电压、输出电流等参数，计算电感和电容的数值。
电感的选择需要考虑电流涟漪和功率损耗等因素，电容的选择需要考虑稳压性能和输出纹波等因素。
接着，设计PWM控制电路。
PWM（脉宽调制）控制电路是BUCK变换器的核心部分，它通过调节开关器件的导通时间来控制输出电压的稳定性。
PWM控制电路通常由比较器、电压反馈电路、误差放大器等元件组成。
最后，评估和优化设计。
通过仿真和实验，对设计的BUCK变换器进行评估和优化。
评估主要包括效率、输出纹波、稳压性能等方面。
根据评估结果，对设计参数进行调整和优化，以达到设计要求。
在设计BUCK变换器时，还需要注意一些常见问题，如电磁干扰、开关损耗、温升等。
在选择元件和调整参数时，需要综合考虑这些问题，以确保设计的BUCK变换器能够稳定可靠地工作。
此外，还需要遵循相关的安全规范和电气标准，以确保设计的BUCK变换器符合要求。
综上所述，设计BUCK变换器需要考虑输入电压范围、输出电压、输出电流等参数，通过计算电感和电容值，设计PWM控制电路，并进行评估和优化。
在设计过程中，还需要注意电磁干扰、开关损耗、温升等问题，并遵循相关的安全规范和电气标准。
通过这些步骤，可以设计出稳定可靠的BUCK变换器。
山东大学BUCK变换器设计实验报告2
BUCK变换器设计
1.计算主回路的电感和电容值
实际中，考虑到能量存贮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120uF,此外Resr=50毫欧.
2.开关器件选择MOSFET，计算器电压和电流额定
额定电流：为其尖峰电流I=5.25A，选取20%裕量。
额定电压：为其漏源最大电压，选取20%裕量。
3.设计控制器结构和参数
初始伯德图，不满足所设计要求，所以采用类型3PID进行调节。
(1)确定相位裕量：取60°
(2)确定剪切频率fc：fc越大，其系统响应速度越快，但fc 太大，其开关频率过高，产生开关损耗大等缺点。
故需要折中考虑。
这里取fc=10KHZ.
(3)确定Gb：开环函数在fc处的增益为13.5892db=4.78064.
(4)计算K：计算出K=13.557.
参数经过计算为：Rbias=1000Ω R1=4000Ω R2=318.57Ω
R3=5607.8Ω C1=13.57nF C2=0.832nF C3=10.45nF
取H（s）=1/5
4.画出电路，仿真、分析和结论
电路图如下：
电压的稳定时间大约为1ms，其电压峰值为25V，峰值电压为33.86V。
结论：
校正后伯德图。
电流纹波大约为1.808mA 传递函数：。
BucK变换器的设计
④ 线径的选择
1 I max I 0 I 2.2( A) 2 1 I min I 0 I 1.8( A) 2 D 2 2 I rms ( I max I min I min * I max ) 0.896( A) 3
根据有效值在英美导线规格中，选用 AWG22 线，通过的电流为 1.465A ⑤ 磁芯饱和的验证
依 f s 60kHz ，
2.电容的计算与选择 因 I 20%* I0 0.2*2 0.4( A) 由电容公式： C
I L * T 8* V0
实取： 4.7 F ，10V 的电解电容。 当 f s 60kHz
C
I L * T 0.4 2.23 F 8* V0 8*5*5%*60 103
实取： 200 H
-1-
② 铁芯型号的选择 选择铁硅铝铁芯，型号为 CS166125 ③ 线圈圏数计算
由公式： L N 2 AL 103 ( H ), AL为 nH 可得匝数： N
N2
，
L 200 52.7(匝) ，取 53 匝。 3 N AL 10 72 103
二极管的耐流值： 0.896 0.896*30% 1.165( A) 二极管的耐压值： 30 30*30% 39(V ) 取肖特基整流二极管：STPS3L6OQ－3A，60V MOSFET 的耐流值： 0.896 0.896*30% 1.165( A)
-3-
MOSFET 的耐压值： 30 30*30% 39(V ) 取 N 沟道 MOSFET 管：STP60N55F3－80A，55V 4.UC3842 外围参数计算与选择 ① 晶振电阻和电容的计算 为了方便以后的调试取最大占空比为 0.5 当 f s 60kHz 取 R T＝680 ，由 CT＝
hngcxybuck变换器设计实验报告
hngcxybuck变换器设计实验报告
一、设计思路
1、根据所给纹波电压和纹波电流算出主电路中电感和电容的大小。
2、根据器件额定电压和额定电流的大小选择合适器件。
3、建应系统频域模型，根据K-因子法设计调节器的类型和参数。
4、用相关图软件进行仿真，验证设计结果结论及改进措施。
二、HNGCXYBUCK变换器有关指标为
输入电压：标称直流48V
范围：43V-53V输出电压：
设计要求：计算主回路的电感和电容值开关器件选用MOSFET，计算其电压和电流定额设计控制器结构和参数
画出整个电路，给出仿真结果
三、小结
1、调节器采用的是PI调节器，响应迅速但有超调量，不过在选择器件时已经留有裕量，并且PI调节器实现起来比较简单。
2、将主电路与调节器结合硬件实现后可能还会存在一些问题，这是因为仿真软件中。
器件的理想化，因此设计中也需要考虑这一点。
3、快速性与稳定性是矛盾的，必须根据实际情况进行折中选择。
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BUCK变换器设计报告
——电力电子装置及应用课程设计
1 设计指标及要求
1.1设计指标
•输入电压标称直流48V 范围：43V~53V
•输出电压：直流24V
•输出电流：直流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
1.2 设计要求
•计算主回路的电感和电容值
•开关器件选用MOSFET, 计算其电压和电流定额•设计控制器结构和参数
•画出整个电路, 给出仿真结果
2 BUCK主电路各参数计算
图1 利用matlab搭建的BUCK主电路
Mosfet2在0.01s时导通，使得负载电阻由9.6变为4.8，也就是说负载由半载到满载，稳态时负载电流上升一倍，负载电压不变，这两种状态的转换的过程的表征系统的性能指标。
2.1 电感值计算
当时，，D=0.558 , 求得
当时，，D=0.5 , 求得
当时，，D=0.453，求得
所以，取
2.2 电容值的计算
代入，得，由于考虑实际中能量存储以及输入和负载变化，一般取C大于该值，取
2.3 开关器件电压电流计算
2.4 开传递函数的确定
其中
故开环传递函数为
3 系统开环性能
3.1 开环传递函数的阶跃响应
由MATLAB可以作出系统的开环函数的单位阶跃响应，如下图所示
由图可知，系统振荡时间较长，在5ms之后才可以达到稳定值，超调量为66.67%，需要增加校正装置进行校正。
3.2 系统开环输出电压电压、电流响应
由MATLAB simulink作出的系统的输出电压、电流响应如下图所示
图2 开环电压、电流响应
在0.01s时负载由9.6变为4.8，电压振荡后不变，电流增大一倍。
由图可知电压超调量达到70%，电流超调量达到75%。
图3负载变化时电流响应图4负载变化时点响应
图3 电流纹波图4 电压纹波
电流纹波约为0.002A，电压纹波为0.01V，符合设计的要求，由于器件本身的压降损耗等因素，电压稳态值不等于24V，电流的稳态值也不等于5A。
4 控制系统设计
4.1 控制原理
图5 闭环控制系统原理
取输出输出信号作为反馈信号，经过校正装置来控制MOSFET的导通和断开，在开关周期一定的情况下控制占空比，实现闭环控制。
根据控制信号的不同，有以下两种控制方法：
图6 电压型控制
电压控制型：电压作为反馈信号，经过校正装置与锯齿波比较来控制开关的占空比。
图7 电流型控制
电流峰值控制：用通过功率开关的电流波形替代普通PWM调制电路中的载波信号。
4.2 闭环系统结构图
图8 闭环系统结构图
闭环增益:
调节器增益：
反馈因子：
4.3 调节器类型
积分器PI调节器PID调节器
•积分器：斜率-20db/dec, -90°.
•PI调节器：加入一个零点，局部斜率平坦，并且可提供90°的超前相位。
•PID调节器：加入两个零点，局部斜率上翘，并且可提供180°的超前相位。
4.4 闭环系统各参数确定
采用电压型控制，取输出电压作为反馈量，选用PID调节器进行调节，并且使用K因子法确定各参数的数值。
4.4.1 确定相位裕量
根据设计要求，相位裕量为60，为确保校正成功，取相位裕量为7 0
4.4.2 确定剪切频率
由于PID调节器可以提供180度相位超前
取 。
4.4.3 确定
由开环传递函数可以求得当，即
时，
由于,所以,可得代入传递函数,可得
4.4.4 各电路参数及的确定
由K因子法公式可得
由公式
可得
进而可得
解得 K=27.75
已知 ，K=27.75，，代入解得
表达式为：
代入得
5 系统闭环电路设计
5.1 基于MATLAB的闭环系统
图 MATLAB下系统闭环电路5.1.1 校正后的bode图
MATLAB作出的校正后的系统bode图
图9 校正前后bode图
利用MATLAB SISOTOOL同样可以作出加入PID调节器系统的bode图
图10 MATLAB SISOTOOL作出的bode图
图中方形点为极点，圆形点为零点，由图中可以直接读出
,并可以求得幅值裕量为无穷大，均符合设计要求。
5.1.2 系统的闭闭环单位阶跃响应
图11 闭环传递函数的单位阶跃响应
对比开环传递函数的单位阶跃响应图可知，系统响应速度加快，在0 .5ms时基本达到稳态值，振荡过程大大缩短。
5.1.3 闭环系统输出电压、电流波形
图12 电压响应波形
图13 电流响应波形
图14 负载变化电流响应图15 负载变化电压响应电压电流纹波状况如下图所示
图16电流纹波 图 电压纹波
由图可知电压电流响应都明显快于开环系统，振荡的幅度小，振荡时间短。
电流纹波约为0.002V，电压纹波约为0.01V，均符合设计标准。
5.2 基于psim的闭环电路设计
图基于PSIM的闭环电路图
在48V基础上叠加一个频率为200Hz
6 设计感悟。