文档介绍：Saber仿真作业
--Buck变换器的仿真设计
1、Buck变换器设计性能指标
输入电压:Vin=30~60VDC(额定48V)
输出性能:
Vout =24VDC
Vout(p-p)<25mV
Iout=2A
Iout=,电感电流临界连续
其他性能:
开关频率 200kHz
2、Buck变换器主电路设计

根据Buck变换器的性能指标要求及变换器输入输出电压之间的关系求出占空比的变化范围:
Dmax=Uo/Uimin=24/30=
Dmin=Uo/Uimax=24/60=
Drated=Uo/Urated=24/48=
、滤波电容Cf设计
(1)滤波电感Lf计算
(2)滤波电容Cf
在开关变换器中,滤波电感值是根据输出电压的纹波要求来选取的。根据设计要求,Vout(p-p)<25mV
选择滤波电容值为10uF
3、Buck变换器闭环控制参数设计
闭环控制原理:
为了使变换器的输出电压稳定达到所要求的性能指标,需要对变换器进行闭环控制,其工作原理为:输出电压采样与基准电压进行比较产生误差信号,再将误差信号送至补偿网络(补偿网络的作用:1、对误差信号进行反向放大,为PWM比较器提供一个控制信号vc(t)。2、对系统进行适当的幅度和相位补偿)。将补偿网络得到的控制信号与
PWM进行比较产生脉宽调制波,控制Q的通断。
具有反馈环的Buck变换器系统结构示意图
4、Buck变换器的闭环电路参数设计
Gvd(s)的传递函数分析
在CCM情况下,占空比D到输出电压的小信号传递函数为:

该Buck变换器的输入电压为30~60V(额定输入为48V),输出电压为24V,输出电流为2A,Lf=360uH,Cf=10uF,取,,用Mathcad画出Gvd(s)的幅频特性曲线及相频特性曲线,、。
Gvd(s)幅频特性曲线
,Gvd(s),谐振频率fr=,截止频率fc=,并且斜率为-40dB/Dec
Gvd(s)相频特性曲线
,其相角裕度为30度。相角裕度要进行适当补偿。
(s)的设计
选择双零三极补偿
确定环路增益的截止频率fc
为了使系统响应速度较快,那么fc越大越好;为了抑制开关频率干扰,fc越小越好。因此通常去fc=(1/4~1/6)fs。这里去fc=1/5fs=40kHz。
由|Gvd(40kHz)|=:
若参考电压Vref=5V,则H(s)=5/24;又取Vm=3V,那么:
环路增益低频段要有高增益
由Gvd(s)的幅频特性曲线可知,在低频段增益较低,因此要通过补偿电路提供积分环节。
环路增益高频段迅速衰减
通过补偿电路增加两个极点,一个用来消除ESR所引起的零点的影响,另一个用来使高频段以-40dB/Dec的斜率衰减。
环路增益要有足够的相角裕度
通过补偿电路增加2个零点,对二阶震荡环节的相位进行补偿,从而获得足够的相角裕度。
综上所述,补偿电路采用双零双极和积分环节的电路。
补偿电路图
其中,,