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BUCK电路的PID控制设计及仿真.pdf
BUCK 电路的PID 控制设计
一、实验目的
DC/DC 变换器可将不可控的直流输入变为可控的直流输出， 广泛应用于可
调直流开关电源及直流电机驱动中. Buck 变换器是DC/DC 变换器中最具代表性
的拓扑结构之一.
在工程实际中， Buck 变换器的控制方式可以开环和闭环来实现。其中闭环
控制方式又可分为PI 校正，PID 控制，fuzzy 控制等方式。
本文首先会建立Buck 变换器的模型， 然后会分别进行开环、PI 控制器校
正，PID 控制器校正，并在MATLAB/SIMULINK 上进行仿真，最后对得出的结果进
行比较。
二、设计内容及要求
1、输入电压( )：24V （ 20%）
U
i
2、输出电压(U )：12V （1%稳定度）
o
3、额定电流( )：1A
I
o
V
4、输出电压纹波峰-峰值 ≤70mV
pp
V
5、满载与半载之间的切换时，输出电压纹波峰-峰值 ≤150mV 6、开关
pp
频率(f)：无要求，本设计设定为20kHz
三、Buck 主拓扑电路
3.1 开环Buck 电路图
图（1）开环Buck 电路
3.2 参数计算与选择
U
（1）占空比 D o 50%
U
i
（2）滤波电感
滤波电感的选择与负载电流的变化范围及希望的工作状态有关，假设电路要
求工作在电感电流连续工作状态，则临界电感
(1D )U o
L
2f I
s o
根据公式代入计算可得：
U (1 D) (10.5)*12 -4
L o 1.5*10 H
2f I 2*20000
s o
此时L值为电感电流连续与否的临界值，实际电感值可选为（2～3）倍的临
4
界电感。这里L取4*10 H。
（3）滤波电容
电容的容量，会影响输出纹波电压和超调量的大小。在开关关断时为负载供
电和减小输出电压的纹波，滤波电容C 的选择直接关系开关稳压电源输出中纹波
U
电压分量 大小。
o
滤波电容C
U (1 D)
C o
8 U Lf 2
o
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