BUCK开关电源闭环控制的仿真研究45V10V.docx

CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY课程设计说明书课程设计名称：电力电子技术题目：BUCK开关电源闭环控制的仿真研究- 45V/10V课题名称BUCK开关电源闭环控制的仿真研究-45V/10V课题内容及指标要求课题内容：1、根据设计要求计算滤波电感和滤波电容的参数值，完成开关电路的设计2、根据设计步骤和公式，设计双极点-双零点补偿网络，完成闭环系统的设计3、采用MATLAB中simulink中simpowersystems模型库搭建开环闭环降压式变换器的仿真模型4、观察并记录系统在额定负载以及突加、突卸80%额定负载时的输出电压和负载电流的波形指标要求：1、输入直流电压(VIN)：45V，输出电压(VO)：10V，输出电压纹波峰-峰值 Vpp≤50mV 2、负载电阻：R=1Ω，电感电流脉动：输出电流的10%，开关频率(fs)=100kHz3、BUCK主电路二极管的通态压降VD=0.5V，电感中的电阻压降VL=0.1V，开关管导通压降VON=0.5V,滤波电容C与电解电容RC的乘积为75μΩ*F4、采用压控开关S2实现80%的额定负载的突加、突卸，负载突加突卸的脉冲信号幅值为1，周期为0.012S，占空比为2%，相位延迟0.006S进程安排第1天阅读课程设计指导书，熟悉设计要求和设计方法第2天根据设计原理计算相关主要元件参数以及完成BUCK开关电源系统的设计第3天熟悉MATLAB仿真软件的使用，构建系统仿真模型第4天仿真调试，记录要求测量波形第5天撰写课程设计说明书起止日期2016年6月20日-2016年6月24日 2016年6月17日目录一、 课题背景11.1课题意义11.2介绍BUCK电路的工作原理11.2.1 BUCK电路的主电路图11.2.2工作原理11.2.3基本的数量关系11.3 BUCK开关电源的应用2二、 课程设计的要求3三、 课题设计方案43.1系统的组成43.1.1 闭环系统43.1.2 各部分的功能43.2主电路部分的设计43.2.1、滤波电感的设计43.2.2 电容等效电阻的设计53.3 闭环系统的设计53.3.1 开环原始传递函数53.3.2用matlab计算相角裕度63.4 双极点双零点补偿控制器的设计63.4.1 有源超前-滞后补偿网络63.4.2 补偿器的传递函数73.5根据传递函数绘制伯德图和相角裕量83.5.1 程序93.5.3 伯德图和相角裕量103.6闭环系统的仿真113.6.1 传递函数113.6.2 仿真结果12心得14参考文献15附录16课题背景1.1课题意义通过本电路的的设计和调试，让我对matlab软件的有了更多的理解和应用，对以前不了解的一些功能，通过网上查找资料以及钻研软件，有了一定的了解。 BUCK电路是一种降压斩波器，降压变换器输出电压平均值Uo总是小于输入电压Ui。通常电感中的电流是否连续，取决于开关频率、滤波电感L和电容C的数值。让我们对电路也有了一定的理解和认识，对各种参数的计算，每个元件的有了了解。1.2介绍BUCK电路的工作原理1.2.1 BUCK电路的主电路图图1-1 主电路图1.2.2工作原理 当t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压uo=E，负载电流io按指数曲线上升。当 t=t1时控制V关断，二极管VD续流，负载电压uo近似为零，负载电流呈指数曲线下降，通常串接较大电感L使负载电流连续且脉动小。1.2.3基本的数量关系输出电压值为 （1-1）负载电流值为： （1-2）1.3 BUCK开关电源的应用开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器，电子冰箱，液晶显示器，LED灯具，通讯设备，视听产品，安防监控，LED灯袋，电脑机箱，数码产品和仪器类等领域。开关电源驱动IC （4OOO-336-5I8）SM7055应用于BUCK、BUCK-BOOST系统方案，支持12V和18V输出电压，很方便的应用于小家电产品领域。并提供了过温、过流、过压、欠压等完善的保护功能，保证了系统的可靠性。SM7075-12是采用电流模式PWM控制方式的功率开关芯片,集成高压启动电路和高压功率管，为低成本开关电源系统提供高性价比的解决方案。芯片应用于BUCK系统方案，支持12V输出电压，很方便的应用于小家电产品领域。并提供了过温、过流、过压、欠压等完善的保护功能，保证了系统的可靠性。课程设计的要求(1) 输入直流电压(VIN)：45V；输出电压(VO)：10V；输出电压纹波峰-峰值 Vpp≤50mV(2) 负载电阻：R=1Ω；电感电流脉动：输出电流的10%；开关频率(fs)：1