电力电子技术课程设计BUCK开关电源闭环控制的仿真研究25V5V.docx

CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY 课 程 设 计 说 明 书 课程设计名称：电力电子 题目：BUCK开关电源闭环控制的仿真研究- 25V/5V 指导教师： 职称： 讲 师 课题名称 BUCK开关电源闭环控制的仿真研究-25V/5V 课 题 内 容 及 指 标 要 求 课题内容： 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 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 3、采用MATLAB中simulink中simpowersystems模型库搭建开环闭环降压式变换器的仿真模型 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电流的波形 指标要求： 1、输入直流电压(VIN)：25V，输出电压(VO)：5V，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)=70kHz 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 进程安排 第1天 阅读课程设计指导书，熟悉设计要求和设计方法 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 第3天 熟悉MATLAB仿真软件的使用，构建系统仿真模型 第4天 仿真调试，记录要求测量波形 第5天 撰写课程设计说明书 起止日期 2016年6月20日-2016年6月24日 2016年6月17日 目录 TOC \o 1-3 \h \z \u HYPERLINK \l _Toc454398890 第一章 课题背景 PAGEREF _Toc454398890 \h 4 HYPERLINK \l _Toc454398891 1.1 BUCK电路的工作原理 PAGEREF _Toc454398891 \h 4 HYPERLINK \l _Toc454398892 1.2 BUCK开关电源的应用 PAGEREF _Toc454398892 \h 7 HYPERLINK \l _Toc454398893 第二章 课题设计要求 PAGEREF _Toc454398893 \h 8 HYPERLINK \l _Toc454398894 2.1课题内容： PAGEREF _Toc454398894 \h 8 HYPERLINK \l _Toc454398895 第三章 课题设计方案 PAGEREF _Toc454398895 \h 9 HYPERLINK \l _Toc454398896 3.1主电路部分的设计 PAGEREF _Toc454398896 \h 9 HYPERLINK \l _Toc454398897 3.2闭环系统的设计 PAGEREF _Toc454398897 \h 10 HYPERLINK \l _Toc454398898 3.3闭环系统仿真 PAGEREF _Toc454398898 \h 14 HYPERLINK \l _Toc454398899 第四章 总结及心得体会 PAGEREF _Toc454398899 \h 15 HYPERLINK \l _Toc454398900 第五章 参考文献 PAGEREF _Toc454398900 \h 16 HYPERLINK \l _Toc454398901 第六章 附录 PAGEREF _Toc454398901 \h 16 第一章 课题背景 1.1 BUCK电路的工作原理 BUCK电路基本结构如下图; 图1-1 基本电路结构及开关导通时等效电路 开关关断时等效电路 图1-2 等效电路模型 （1）从电路可以看出，电感L和电容C组成低通滤波器，此滤? 波器设计 的原则是使 us(t)的直流分量可以通过，而抑制 us(t) 的谐波分量通过；电容上输出电压 uo(t)就是 us(t) 的直流分量再附加微小纹波uripple(t) 。 （2）电路工作频率很高，一个开关周期内电容充放电引起的纹波uripple(t) 很小，相对于电容上输出的直流电压Uo有: 电容上电压宏观上可以看作恒定。电路稳态工作时，输出电容上电压由微小的纹波和较大的直流分量组成，宏观上可以看作是恒定直流，这就是开关电路稳态分析中的小纹波近似原理。 （3）一个周期内电容充电电荷高于放电电荷时