Buck变换器的工作原理与设计

南京航空航天大学航空电源重点实验室Buck变换器的工作原理与设计报告人：冯颖盈南京航空航天大学航空电源重点实验室2019/10/242背景Buck变换器的工作原理Buck变换器的主电路设计Buck变换器的建模Buck变换器的补偿网络设计小结内容提纲南京航空航天大学航空电源重点实验室2019/10/243背景Buck变换器的工作原理Buck变换器的主电路设计Buck变换器的建模Buck变换器的补偿网络设计小结内容提纲南京航空航天大学航空电源重点实验室2019/10/244直流变换器的分类ƀ不隔离的直流变换器：可分为单管、双管和四管。◎单管：Buck、Boost、Buck/Boost、Cuk、Zeta和Sepic；◎双管：双管串接的升降压式(Buck/Boost)变换器；ƀ隔离的直流变换器：单管、双管和四管◎单管：Forward、Flyback；◎双管：双管Forward、双管Flyback；◎四管：Fullbridgeconverter。南京航空航天大学航空电源重点实验室2019/10/245背景Buck变换器的工作原理Buck变换器的主电路设计Buck变换器的建模Buck变换器的补偿网络设计小结内容提纲南京航空航天大学航空电源重点实验室2019/10/246CCM下的工作原理cfionTsT0ovbevLfiQimaxLfiminLfimaxLfimaxLfioILvminLfiDiminLfiQoVoVoinVVoffTtttttttVo/Vin=DQONQOFFQVinLfCfRLdVo+_QVinLfCfRLdVo+_南京航空航天大学航空电源重点实验室2019/10/247DCM下的工作原理QONQOFFQOFFcfionTsT0ovbevLfiDiQiLv'offTdisTQoVmaxLfioVoinVVmaxLfimaxLfitttttttQVinLfCfRLdVo+_QVinLfCfRLdVo+_QVinLfCfRLdVo+_南京航空航天大学航空电源重点实验室2019/10/248背景Buck变换器的工作原理Buck变换器的主电路设计Buck变换器的建模Buck变换器的补偿网络设计小结内容提纲南京航空航天大学航空电源重点实验室2019/10/249QVinLfCfRLdVo+_DfiLutfuCitfutLifitCu主电路设计南京航空航天大学航空电源重点实验室2019/10/2410futLifitCucfionTsT0ovbevLfiQimaxLfiminLfimaxLfimaxLfioILvminLfiDiminLfiQoVoVoinVVoffTttttttt磁性元件设计ppppVESRI南京航空航天大学航空电源重点实验室2019/10/2411背景Buck变换器的工作原理Buck变换器的主电路设计Buck变换器的建模Buck变换器的补偿网络设计小结内容提纲南京航空航天大学航空电源重点实验室2019/10/2412oinvvGoutZvoK_orefvinvoiovovovuG0KvouEAvoVvoG系统框图相角裕度幅值裕度穿越频率如何衡量一个系统的动态性能和稳态性能指标?南京航空航天大学航空电源重点实验室2019/10/2413三端开关等效电路模型法电流注入等效电路法等效受控源电路法状态空间平均法平均值等效电路法连续离散结合法连续法离散法间接数字仿真解析建模法直接数字仿真数字仿真法DC-DC变换器的建模方法小信号建模的方法南京航空航天大学航空电源重点实验室2019/10/2414QVinLfCfRLdVo+_DRLfRCfVD(s)QkkLIdIDkkinVdVˆ()()ˆ()()ˆ()()ˆ()()inininDkDkDkLLLkkkVsVvsVsVvsIsIisdsDdsIQ(s)等效受控源电路法DkininvsVdsDvs1//1//LfLdCffoDkfCffRRsCvsvssLRRRsCˆˆˆ()()()QkLLkisDisIds南京航空航天大学航空电源重点实验室2019/10/2415传递函数1//1//LfLdCffoininfCffRRsCvsVdsDvssLRRRsC()01//1//LfLdCffovovindsinfCffRRsCvsDGvssLRRRsC01//()1//inLfLdCffoinvodvsfCffRRsCvsVGdssLRRRsC输入电压对输出电压的传递函数占空比对输出电压的传递函数南京航空航天大学航空电源重点实验室2019/10/24161////ffooutCLfofvZRRRsLisCfsLfLR1/fsCfCRR()outZsoiov_1111oinvvvooutoorefinovovovovoGTZvvviTKTT阻抗及环路增益的计算00ovoinvovovovuvovomKVTKGKGKKGVTvo为输出电压闭环环路增益oinvvGoutZvoK_orefvinvoiovovovuG0KvouEAvoVvoG南京航空航天大学航空电源重点实验室2019/10/2417输出电压闭环误差放大器的设计00ovoinvovovovuvovomKVTKGKGKKGV_1//1//LfCffinvouvomfCffRRsCVTKVsLRRRsC01K1voG令将代入截止频率相角裕度35°1.6kHz3.3kHz50°补偿前补偿后_1invoPcvoImKVTKGV-180-135-90-4504590补偿前相频曲线补偿前幅频曲线110100110311041105f(kHz)|Tvo_u|(dB)Tvo_u(°)|Tvo_c|(dB)Tvo_c(°)补偿后幅频曲线补偿后相频曲线南京航空航天大学航空电源重点实验室2019/10/2418CR1R2VfbVref增益(dB)0相角(deg)-90020log|R2/R1|10fz0.1fzfz2211PIsRRCGRsPI调节器电路图与幅频相频曲线Ⅰ.选取输出电压闭环的截止频率fCⅡ.确定R2和R1：2_120log|()|20logvouCRTfRⅢ.10fz＝0.1fC212zfRC取R1＝10K，求212ZCfR202110NRR南京航空航天大学航空电源重点实验室2019/10/2419小节介绍了Buck变换器的工作原理。介绍了Buck变换器中无源器件的计算方法。介绍了Buck变换器的补偿网络设计。介绍了Buck变换器的小信号建模。南京航空航天大学航空电源重点实验室2019/10/2420谢谢！请多指教！