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现代电源技术

基于BUCK电路的电源设计

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目录

摘要

一、设计意义及目的

二、Buck电路基本原理和设计指标

2.1Buck电路基本原理

2.2Buck电路设计指标

三、参数计算及交流小信号等效模型建立

3.1电路参数计算

3.2交流小信号等效模型建立

四、控制器设计

五、Matlab电路仿真

5.1开环系统仿真

5.2闭环系统仿真

六、设计总结

摘要

Buck电路是DC-DC电路中一种重要的基本电路，具有体积小、效

率高的优点。本次设计采用Buck电路作为主电路进行开关电源设计，根

据伏秒平衡、安秒平衡、小扰动近似等原理，通过交流小信号模型的建立

和控制器的设计，成功地设计了Buck电路开关电源，通过MATLABSimulink

进行仿真达到了预设的参数要求，并有效地缩短了调节时间和纹波。通过

此次设计，对所学课程的有效复习与巩固，并初步掌握了开关电源的设计

方法，为以后的学习奠定基础。

关键词：开关电源设计Buck电路

一、设计意义及目的

通常所用电力分为直流和交流两种，从这些电源得到的电力往往不能

直接满足要求，因此需要进行电力变换。常用的电力变换分为四大类，即：

交流变直流（AC-DC），直流变交流（DC-AC），直流变直流（DC-DC）,交

流变交流（AC-AC）。其中DC-DC电路的功能是将直流电变为另一固定电

压或可调电压的直流电，包过直接直流变流电路和间接直流变流电路。直

接直流变流电路又称斩波电路，它的功能是将直流电变为另一固定电压或

可调电压的直流电，主要包括六种基本斩波电路：Buck电路，Boost电路，

Buck-Boost电路，Cuk电路，Sepic电路，Zeta电路。其中最基本的一种

电路就是Buck电路。

因此，本文选用Buck电路作为主电路进行电源设计，以达到熟悉开关

电源基本原理，熟悉伏秒平衡、安秒平衡、小扰动近似等原理，熟练的运

用开关电源直流变压器等效模型，熟悉开关电源的交流小信号模型及控制

器设计原理的目的。这些知识均是《线代电源设计》课程中所学核心知识

点，通过本次设计，将有效巩固课堂所学知识，并加深理解。

二、Buck电路基本原理和设计指标

2.1Buck电路基本原理

Buck变换器也称降压式变换器，是一种输出电压小于输入电压的单管

不隔离直流变换器，主要用于电力电路的供电电源，也可拖动直流电动机

或带蓄电池负载等。其基本结构如图1所示：

图1Buck电路基本结构图

在上图所示电路中，电感L和电容C组成低通滤波器，此滤波器设计

的原则是使V(t)的直流分量可以通过，而抑制V(t)的谐波分量通过；电

ss

容上输出电压V(t)就是V(t)的直流分量再附加微小纹波V(t)。由于

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电路工作频率很高，一个开关周期内电容充放电引起的纹波V