Buck电路环控制策略研究.doc

编号 南京航空航天大学 电气工程综合设计报告 题 目 Buck电路闭环控制策略研究 学生姓名 班级 学号 成绩 张潼 0311205 031120505 杨岚 0311205 031120508 何晓微 0311201 031120110 龚斌 0311206 031120631 李博 0311205 031020519 学 院 自动化学院 专 业 电气工程及其自动化 指导教师 毛玲 二〇一五年一月 Buck电路闭环控制策略研究 摘 要 首先，本文对Buck电路的3种闭环控制策略进行了原理分析，比较，并对Buck主功率级电路进行了原理分析和建模，最后完成主电路的参数设计。 其次，本文详细阐述了V2控制工作原理，推导V2控制环的传递函数，并且建立小信号模型，对控制器进行优化设计。最后使用SABER2007对BUCK电路的V2控制电路进行了时域频域仿真。 关键词：Buck电路，V2控制  目 录 TOC \o 1-3 \h \u HYPERLINK \l _Toc30432 摘 要 PAGEREF _Toc30432 i HYPERLINK \l _Toc9676 Abstract PAGEREF _Toc9676 ii HYPERLINK \l _Toc27247 第一章 概述 PAGEREF _Toc27247 - 1 - 第二章 Buck变换器控制方法简介……………………………………………………… 2.1电压型控制………………………………………………………………………………. 2.2电流型控制……………………………………………………………………………… 2.3 V2控制…………………………………………………………………………………… 第三章 Buck变换器原理分析及建模……………………………………………………. 3.1 Buck 变换器传递函数…………………………………………………………………. 3.2 Buck电路的边界条件…………………………………………………………………… 3.3主功率电路的参数设计……………………………………………………………….. 第四章 V2控制电路分析及设计……………………………………………………….. 4.1V2控制原理分析 4.2 V2控制的buck变换器小信号模型 4.3V2控制器优化设计 第五章 电路仿真………………………………………………………………………… 5.1V2控制策略频域仿真 5.2时域仿真电路和仿真波形 第一章 概述 1.1课题背景 随着CPU运算速度和工作频率的成倍提高，低电压，大电流，小电压容差使微处理器对其供电电源及电源管理系统的要求越来越高。在开关电源的控制技术中，传统的电压型控制仅仅通过检测输出电压进行单环反馈控制，虽然电路简单，但是对输入电压和负载变化的响应速度慢；电流型控制方法在输出电压检测的基础上又引入电感电流或者开关电流检测，进行双环反馈控制，提高了变换器的响应速度。但是随着微处理器对供电电源及电源管理系统性能要求的不断提高，现有的控制方法已经很难满足负载特性日益苛刻的要求，采用输出电压双环反馈技术的V2控制方法应运而生。 1.2课题主要研究内容 本文主Buck电路的闭环控制为研究对象，研究Buck变换器的工作原理、控制方式及参数设计方法，着重研究Buck变换器的V2控制。其主要内容主要分为以下五章： 介绍课题研究背景，以及课题研究的主要内容。 对三种常见的Buck变换器控制方法进行综述。将三种方法的优缺点进行比较。 研究Buck变换器，分析其两者工作模态，推导了Buck变换器功率级模型及稳态传递函数。对主功率电路进行参数设计。 从V2控制方案入手，设计控制电路。 用Saber软件对电路进行仿真。 总结了本文所做的工作。  第二章 Buck变换器控制方法简介 开关电源由功率级和控制电路两部分组成。控制电路的功能是在输入电压、内部参数、外接负载变化时，调节功率级开关器件的导通时间，使开关电源的输出电压或者电流保持恒定。因此，在开关电源的设计中，控制方法的选择和设计对于开关电源的性能来说是十分重要的。采用不同的检测信号和不同的控制电路会有不同的控制效果。 2.1 电压型控制 图1所示为电压型控制Buck变换器，图2为其对应的主要波形。从图1可以看出，电压型控制方法是利用输出电压采样作为控制环的输人信号，将该信号与基准电压Vref进行比较，并将比较的结果放大生成误差电压Ve。误差电压Ve与振荡器生成的锯齿波Vsaw进行比较生成一脉宽与Ve大小成正比的方波，该方波经