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：–Vout24VDC–Vout(p-p)25mV–Iout2A–Iout=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8.03024minmaxinoutVVD4.06024maxmininoutVVD5.04824innomoutnomVVD(2)滤波电感0.1A时电感电流临界连续。HTIULUTILLCCMLL3605)4.01(2.024max)min((3)滤波电容取mVVppout5.12)(。125.02.025.0IVESRFCESRCff66610520125.010651065取FCf560。(4)负载对于阻性负载有oLoURI。由于Iout=0.1A时，电感电流临界连续。在额定电压、额定占空比下Iout=2A，可求得额定12LR，断续时负载值240LR。****2.3闭环反馈设计(1)确定开环传递函数11030102.0)10701(481)1()(6662ssssRLsCLCsESRVsGLffffin(2)增加检测及调制环节125.2)(sH2MV)(965)()()(1)()(sGsGsHsGVsGsTcMc(3)选择补偿环节)1)((1)(2221112CsRCCsRCsRsGcKKlag1tantan90111221CRfz2221CRfp(4)确定补偿环节参数①截止频率取1/5fs，即fc=40kHz。)(965)()()(1)()(sGsGsHsGVsGsTcMc2727.48)(7.48)(96512RRdBfGdBfGccc取R1=1kΩ，R2=270kΩ。②选定K=fc/fz=fp/fc。取K=4。③因此fz=10kHz，得C1=58.95pF，取C1=56pF；fp=160kHz，得C2=3.68pF，取C2=3.6pF。****3仿真与分析3.1理想器件开环仿真输入电源用48V理想直流源，开关管用理想MOSFET和额定占空比0.5。续流二极管采用理想二极管。滤波电感、电容均采用理论值。1)电路组成2)额定功率下仿真结果****上图为输入48VDC，额定功率下输出电流、电压波形。如图可知，输出电压平均值为23.64V，纹波为20.88mV；输出电流平均值为1.97A，纹波为1.74mA。基本达到设计要求，有略微偏小的原因可能为线路中的压降。3)电流临界连续情形上图为负载240Ω时滤波电感电流波形，可知电流变化为0.0126A~0.1829A，电流即将断续，符合设计要求。****3.2闭环设计与仿真1)实际器件电应力开关管的工作频率为200kHz，承受最大应力为60V，选取功率管irf460。续流二极管的工作频率为200kHz，承受最大反向电压为60V，选取二极管esm244_300。2)闭环设计采用滞后校正环节。3)额定功率下仿真结果****上图为输入30~60VDC时，输出电压的波形。如图可见，虽然输入电压有变化范围，但是输出电压恒定，实现闭环控制。上图为稳定时输出电流、电压波形。如图可知，输出电压平均值为24.0V，纹波为24.17mV；输出电流平均值为2.0A，纹波为2.013mA，达到设计要求。