课题设计要求
⑴输入直流电压(VIN):15V
⑵输出电压(VO):5.0V
⑶负载电阻:R=2欧
⑷输出电压纹波峰-峰值 Vpp≤50mV ,电感电流脉动:输出电流的10%
⑸开关频率(fs):100kHz
⑹BUCK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
⑺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。
课程设计方案
系统组成
(1)直流变换:将输入的交流电转换为直流电。
(2)控制对象:控制实验的对象。
(3)采样网络:采样电压与参考电压Vref比较产生的偏差。
(4)PWM控制器:控制PWM的波形。
(5)补偿控制器:校正后来调节PWM控制器的波形的占空比。
主电路设计
闭环系统设计
MATLAB仿真搭建闭环PI控制buck电路
输出结果
如图4-2,BUCK电路闭环仿真输出电压稳定后为10V,最大值10.02,最小值9.97,脉动峰-峰值为0.05V,符合要求;输出电流稳定后为10A,最大值为10.02,最小值为9.98,电流峰-峰为0.04A,符合要求。
后续为闭环控制buck电路设置了负载电流扰动,观测输出电压的稳定性,经测试,输出电压具有抵抗负载扰动的特性。
如图4-4所示,BUCK电路闭环带干扰仿真电路稳定后输出电压为20V,每隔0.012s出现扰动,扰动消失后能很开恢复稳定,系统稳定性较高,最大值为20.002V,最小值为20.998V,峰-峰值为0.004V,符合要求;输出电流稳定后为10A,每隔0.012s出现扰动,扰动消失后能很开恢复稳定,系统稳定性较高,最大值为10.002A,最小值为9.998A,峰-峰值为0.004A,符合要求。