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实用标准文案
Buck电路设计与仿真
班
名：
级：
电气1102
学
日
号：
期：
2014年5月10日
指导老师：
北京交通大学
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计算机仿真技术作业四
题目：Buck电路的设计与仿真1、Buck电路设计：
设计一降压变换器，输入电压为20V，输出电压5V，要求纹波电压为输出电压的0.5％，负载电阻10欧姆，求工作频率分别为10kHz和50kHz时所需的电感、电容。比较说明不同开关频率下，无源器件的选择。
2、Buck电路理论计算:由以下公式计算:
占空比:D?
V
o?0.25
V
d
V
负载电流:I ?
o
o?0.5A
R
?V T2(1?D)
纹波电压: Vo?
o
s
8LC
?5%
电流连续条件：I
LB
得到下列计算结果
?I ?
OB
DT(V ?V)
s d o
2L
f
fs(KHz)
10
50
L(mH)
0.375
0.075
C(μF)
500
100
3、Buck电路仿真:
利用simpowersystems中的模块建立所设计降压变换器的仿真电路。输入电压为20V的直流电压源，开关管选MOSFET模块(参数默认)，用PulseGenerator模块产生脉冲驱动开关管。分别做两种开关频率下的仿真。
使用理论计算的占空比(D=0.25)，记录直流电压波形，计算稳态直流电压值，计算稳态直流纹波电压，并与理论公式比较，验证设计指标。
4、仿真过程::
建立模型:
建立仿真模型如下如所示:
记录数据:
仿真算法选择ode23tb,最大步长为0.1s，占空比D=0.25进行仿真，记录数据如下表所示：
开关频率
电感
电容
输出电压稳
输出电压纹
电感电流波
f(KHz)
L(mH)
C(μF)
态值V(V)
波值ΔV(V)
动值ΔI(A)
s
0.375
500
o
4.736
o
0.0267
o
1
10
0.45
417
4.339
0.0275
0.875
0.1875
500
6.435
0.0510
1.8
50
0.075
100
4.745
0.0197
1.014
0.09
83.3
4.396
0.0224
0.875
与理论值对比
开关频率
电感
电容
输出电压稳
输出电压纹
电感电流波
f(KHz)
L(mH)
C(μF)
态值V(V)
波值ΔV(V)
动值ΔI(A)
s
0.375
500
o
5
o
0.025
o
1
10
0.45
417
5
0.025
0.833
0.1875
500
5
0.025
2
50
0.075
100
5
0.025
1
0.09
83.3
5
0.025
0.833
仿真过程:
s当f=10KHz,L=0.375mHC=500μF,占空比D=0.25,电流连续的临界状态时，记录稳态直流电压值V=4.736V，稳态直流电压理论值5V
s
o
计算稳态直流纹波电压的理论值
?V ?
o
T2V(1?D)
s o
8CL
?0.025V,通过图中得到直流纹波电压为0.0267V
当fs=10KHz,L=0.375mH,C=500μF,占空比D=0.25,电流连续的临界状态时,
V(1?D)T
由?I ? o
L L
S，得电感电流波动理论值是1A，由图像得到电感电流波动值是
1A，与理论计算相符合
2
1.5
1
/V
/
use 0.5
u
s
lP
0
-0.5
Switch(fs=10KHz,L=0.375mH,C=500uF)
-1
0.1087 0.1088 0.1089 0.109 0.1091
Time/s
0.1092 0.1093 0.1094 0.1095
2
1.5
1
/V 0.5
/
LI
InductorCurrent(fs=10KHz,L=0.375mH,C=500uF)
0
-0.5
-1
0.1087 0.1088 0.1089 0.109 0.1091
Time/s
0.1092 0.1093 0.1094 0.1095
4.75
4.745
4.74
oV/ 4.735
o
U
4.73
4.725
Uo(fs=10KHz,L=0.375mH,C=500uF)
4.72
0.0436 0.0438 0.044 0.0442 0.0444 0.0446
Time/s
0.0448 0.045 0.0452 0.0454
Figure-1fs=10KHz,L=0.375mH,C=500μF,占空比D=0.25,电流连续的临界状态
取
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