基于saber的Buck電路闭环设计及仿真2011.ppt

* 设计步骤 开环传递函数 检测及调制环节 设计步骤 根据传递函数选择补偿环节 确定补偿环节参数。确定开环截止频率(截止频率取1/4~1/5fs);，通过设计Gc(s)使开环传递函数满足 fc（取20k）处0dB,斜率为-1；-30.7dB， Gc(fc) =30.7dB，R2/R1，R1=1k，R2=34k，取33k； 设计步骤 根据传递函数选择补偿环节 确定补偿环节参数。确定开环截止频率(截止频率取1/4~1/5fs) ，通过设计Gc(s)使补偿后满足 低频零点fz，增加低频增益并降低低频纹波，设置极点fp以减小高频噪声（但会引起相位滞后）。允许的相位滞后：180-45-83（LC滤波器自身的相位滞后）=52。根据Venable的方法，选定K=fc/fz=fp/fc,对应不同的K值，该滞后补偿环节引起的fc处的相位滞后为下表。由此可选K=2，为保证相位裕量，建议取k=2.5。 * 设计步骤（MathCAD） 选择补偿环节 确定开环截止频率(截止频率取1/4~1/5fs);，通过设计Gc(s)使开环传递函数满足 因此fz=8k，可得C1=60n，取62nF；fp=50k，C2=96p，取100pF； 绘制补偿后的开环传递函数幅相特性曲线，最终可得fc=18k，相角裕量61.5度 补偿后的开环传函幅相特性曲线 滞后环节的特性 K 相位滞后 2 53 2.5 43 3 36 4 28 * 设计步骤 验证与调整：时域仿真与实验验证？。 结论 补偿器在低频处有一个极点，通过提高误差放大器的开环增益改善输出调节性能，并降低低频纹波； 在输出滤波器最低极点频率或以下引入一个零点，以补偿滤波器极点引起的相位滞后； 补偿器的最后一个极点用来衰减高频分量，以抵消输出滤波电容ESR引起的零点作用 闭环控制系统的设计 推导变换器的小信号模型，得出控制到输出的传递函数；（仿真验证—小信号分析） 得出系统开环传递函数，给出Gc(s)=1时的Bode图； 选择合适的补偿环节； 根据一定的准则（要求）设计补偿环节参数； 验证 MathCAD绘制Bode图 交流小信号分析 时域仿真forward_cl_11 小结 闭环控制的基本概念。 掌握闭环设计的基本概念 掌握滞后环节的控制器电路，了解闭环参数设计方法。 参考书：蔡宣三、龚绍文、张卫平等关于建模的书籍 作业： 1：完成单端正激电路设计报告（含变压器与电感器的设计）； 2.用分立元件搭建闭环控制仿真模型与闭环仿真 文件：buck_cl_1 。 第二章 DC-DC电路(Buck)的设计与仿真 DC-DC电路(Buck)的设计与仿真 开环设计； 开环仿真（瞬态）、分析与模型细化； 闭环设计与仿真； 闭环仿真； 元件级设计与仿真。 三、闭环设计与仿真 闭环控制的基本概念 PWM型DC-DC变换器控制框图 PWM型DC-DC变换器的低频小信号模型 闭环控制系统的设计与控制系统频域仿真 平均模型的频域分析:交流小信号分析 概念 交流小信号分析是一种线性频域分析。程序在电路直流工作点的基础上，确定电路中非线性器件的线性化模型参数，然后在用户指定的频率范围内，对此线性化电路施加小信号扰动，进行频率扫描分析。 交流小信号仿真分析可得到电路的幅频和相频响应特性。 计算控制电压Vc并仿真验证 建立仿真模型（平均模型forward_avg4） 仿真分析 开环时域仿真（验证Vc及开环可工作，观测电感电流和输出电压?消除了开关过程影响）。 平均模型的频域分析：执行仿真 Executing an AC Analysis Set Breakpoint=AC voltage source Basic: Start Frequency , End Frequency, Increment Type, sample point density; number of points; Input/output:Initial Point File field (tr1,tr2, etc.). Viewing the Small Signal Analysis Results select and plot the signals (vout, etc.) Measuring AC Analysis Results Executing the average models with different capacitor ESR (open loop). Verifying the Feedback Compensation Frequency Response Change the input source to control signal Set Breakpoint=user 3 (control) Determine the