自举驱动buck电路的缓慢下电问题与解决

Application Report

ZHCA658 – Jul 2016

降压式电路的缓冲电路原理和快速设计

Zhengxing Li

Sales and Marketing/East China

Gavin Wang Application/SVA

摘要

本应用报告首先给出了降压式开关电路（buck ）在上管开通瞬间的的一个等效谐振回路模型。根据该模型推导出使得开关振铃最小化的阻容缓冲电路（snubber ）的参数计算公式，并结合参数公式给出了一套snubber 电路的快速设计方法，最后以LM5119的EVM 为例给出了snubber 的设计过程和结果。 .

Contents

Buck 电路中snubber 的引入和参数优化 .......................................................................................

2 1.1 Snubber 电路的引入 ................................................................................................................ 2 1.2 包含寄生参数的振铃回路等效 .................................................................................................. 2 1.3 等效模型下的snubber 参数计算 . (3)

2 一种实用快捷的snubber 设计方法

................................................................................................. 6 2.1 设计步骤 ................................................................................................................................. 6 2.2 LM5119 EVM 缓冲电路设计实例 ............................................................................................. 7 参考文献 ................................................................................................................................................. 9 Figures

Figure 1.

常见的buck 开关波形 ................................................................................................. 2 Figure 2. 包括了主要寄生参数的buck 电路模型......................................................................... 3 Figure 3. 上管振铃电路等效模型 ................................................................................................. 3 Figure 4. 不同电阻值下对振铃的抑制效果对比 ........................................................................... 4 Figure 5. 相同电阻值下电容值变大对振铃的影响 ........................................................................ 5 Figure 6. 上管开通瞬间关键节点波形.......................................................................................... 6 Figure 7. BOOT charging circuit .............................................................................................. 6 Figure 8. LM5119 EVM 原始的振铃波形 . (8)

Figure 9. LM5119 EVM 在SW 对地增加220pF 后的振铃波形 ...................................................

8 Figure 10.

LM5119 EVM 在采用了2.2Ohm+3.3nF 缓冲电路后的振铃波形 (9)

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降压式电路的缓冲电路原理和快速设计

1 Buck 电路中snubber 的引入和参数计算

1.1 Snubber 电路的引入

由于寄生参数的存在，开关电源电路在开关动作瞬间会产生开关振铃。Figure 1为buck 电路开关节点（两个开关与电感交汇点）的典型波形，可见在上管开通瞬间都有不同程度的振铃。振铃的存在，可能使得开关管承受的电压超过其耐压值而发生击穿；另一方面，开关振铃为远超开关频率的高频振铃，并伴随很高的dV/dt ，会带来传导和辐射的EMI 问题，可能会使得终端产品不能通过EMI 标准测试，更严重时甚至会干扰开关电源自身的信号电路或临近的其他功能电路的正常工作。所以尽可能地抑制开关振铃是开关电源设计中一个很重要的环节。常见的措施，包括布线的优化减小线路寄生参数；选用二极管反向特性好的器件；降低开关速度；在振铃回路中放置snubber 等。其中，snubber 是最为常用的手段，特别是在以上其他措施因客观因素的限制而不能达到最佳效果时。Snubber 不仅能改变振铃频率，同时其电容效应会降低开关节点的dV/dt ，从而有效抑制EMI 。本文以LM5119为实例讨论buck 电路的snubber 的相关问题，但同样的设计思路和方法可以推导到其他非隔离拓扑中。

Figure 1. 常见的buck 开关波形

1.2 包含寄生参数的振铃回路等效

Figure 2展示了包含主要寄生电感和电容的buck 电路，RC snubber （R 和Csnub ）放置在开关节点和 GND 节点之间。该电路主要用来抑制上管开通瞬间的振铃，而该振铃正是绝大多数过压问题和EMI 问题的源泉。

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Figure 2. 包括了主要寄生参数的buck 电路模型

首先由于开关过程在极短时间（从数个纳秒至数十个纳秒）完成，在此过程中电感L 的电流几乎不变，故L 和L p2（包括串联的L p6）不参与振铃。其次，在振铃使得幅值超过V i 后，上管MOSFET 的沟道已完全打开，C Q 被短路，也不参与振铃。故最终的振铃回路由图3左虚线方框中电路组成。该电路可等效成图3中LC 谐振电路，新的L R 和C R 为L p1、L p5，L p3, L p4, C D 等所有参与振铃的寄生感容的复合值。通常Snubber 的C snub 取值在数nF 以上，在振铃频率f R （加了snubber 后）下的阻抗很小。以

C snub =2.2nF, f R =150MHz 为例，阻抗为1/(j*2πf R *C snub )=-0.48j ?。而R 一般在数欧姆以上，故figure 3左可进一步近似等效为figure 3右。

Figure 3. 上管振铃电路等效模型

1.3 等效模型下的snubber 参数计算

由figure 3电路，可得到， VV ii =LL rr CC rr

dd 2uu CC ddtt +LL rr RR

ssssssss

dduu CC ddtt

+uu CC （1）

故为使电路电路为阻尼振铃，R 的取值为

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R ≥12?L

R C R

（2）

Figure 4给出了不同电阻值的仿真对比。仿真条件为：L p1=L p5=10nH ，L p3=L p4=2nH, C snub =10nF ，C D =200pF.

当RR =12?LL

RR CC RR

，电压振幅最低。

Figure 4. 不同电阻值下对振铃的抑制效果对比

同时，C snub 越大，在RC snubber 并联到C R 后，实际等效的C R 会更大，意味着同样的阻尼电阻对振铃抑制效果越好。Figure 5给出了在相同R （R=2.2Ohm ，其他电路寄生参数如前文）下，不同C snub 的仿真结果。电容越大，抑制振铃振幅效果越好。而且当电容达到一定程度大小以后，电容的增加给振铃抑制的效果并不显著，比如图x 中2500pF 和3500pF 对应的振幅对比。究其原因，在RC

snubber 支路，电路电抗为R+1/(j*2πf R *C snub )，当C 达到使得1/(j*2πf R *C snub )<

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Figure 5. 相同电阻值下电容值变大对振铃的影响

另一个不能忽略的方面是，C snub 越大，buck 电路的损耗会越大，效率会越差。损耗包括两个方面。式（3）为snubber 电阻上的损耗，可知该损耗正比于电容容值。Figure 6为上管开通瞬间的驱动电压和MOSFET 上电流电压对应关系。式（4）为MOSFET 开关损耗(包括开通和关断损耗，并假设开通关断时间一致)，因为其中t2随C snub 的增大而增大，开关损耗也随之增大。可见，从较小损耗的角度，电容越小越好。设计者需要在控制功耗和抑制振铃之间找到较好的平衡。

PP ss ssuuss =1

2CC ss ssuuss ×VV SSSS _pppppppp 2

×ff

SS SS （3）上式中，V SW_peak 为振铃峰值，f SW 为开关频率。

P SW =(t1+t2)×V SW ×I SW ×f SW （4）

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Figure 6. 上管开通瞬间关键节点波形

2 一种实用快捷的snubber 设计方法

2.1 设计步骤

根据以上的讨论，下文给出一个基于上文讨论等效模型的实用快捷的缓冲电路设计方法。第一步，需要确定图figure 3中的L R 和C R 。首先测量初始振铃频率。 ff 1=1

2ππ

?LL RR CC RR （5）

然后在snubber 将要放置的位置上，放置一个C add ，如图7所示，因此新的可测得的振铃频率表达式为 ff 2=

RR RR aaaaaa

（6）

Figure 7. BOOT charging circuit

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以上两式中，仅L R 和C R 为未知量，故可通过两式联立，解得L R 和C R . LL RR =ff 12?ff 22ff 12ff 2

2CC aaaaaa ×4ππ

（7）

CC RR =

ff 22CC aaaaaa ff 12?ff 2

2 （8）

第二步，选取合适的R 值，使得R 值近似于

RR =12?LL

RR CC RR

(9)

注意，电阻的封装应考虑散热。使得电阻功率等级大于电阻上损耗。电阻损耗表达式为，

PP ss ssuuss =1

2CC ss ssuuss ×VV SSSS _pppppppp 2

×ff

SS SS （10）

第三步，选择合适的电容值C snub 。如前文所说，电容值的选择是振幅抑制和控制损耗的折中。可选择以式（11）作为起点，根据损耗情况和振幅抑制效果，进行进一步的调整：增大电容抑制振幅，减小电容提高效率。

2ππff 1CC ssssssss

=RR

4 （11）

2.2 LM5119 EVM 缓冲电路设计实例

以LM5119 EVM 为例，测试条件为VIN=16V ， VOUT=10V ， IOUT=1A 。

第一步，通过示波器读出开关上升沿波形，如figure 8。可知，f1=93MHz 。在EVM 原有的空置的

snubber 位置上增加一个新的220pF 的电容后。新的波形如figure 9，f2=75MHz 。故可解得L R =7.5nH ，C R =387pF 。

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Figure 8. LM5119 EVM 原始的振铃波形

Figure 9. LM5119 EVM 在SW 对地增加220pF 后的振铃波形

由式(9)

2?LL

=2.2Ohm 故可取R=2.2欧姆

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再由式（11）。选择接近的C snub =3.3nF 。

最后得到的振铃波形如figure 10所示，可见振铃幅度大大减弱。

另外，值得注意的是，该实验结果效果比仿真结果略差。主要原因是snubber 本身也会导入寄生电感，削弱了snubber 的效果。因此在实际的操作中，snubber 电路需要尽量选择高频特性好的电阻电容。

Figure 10. LM5119 EVM 在采用了2.2Ohm+3.3nF 缓冲电路后的振铃波形

参考文献

1. Philip C.Todd, Snubber Circuits:Theory, Design and Application, (slup100)

2. Robert Taylor, Ryan Manack, Controlling switch-node ringing in synchronous buck converters,

(ZHCT161)

3. AN-2065 LM5119 Evaluation Board (SNVA444B)

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multisim buck电路仿真

第一章概述 1、1 直流―直流变换的分类直流—直流变换器(DC-DC)就是一种将直流基础电源转变为其她电压种类的直流变换装置。目前通信设备的直流基础电源电压规定为?48V,由于在通信系统中仍存在?24V(通信设备)及+12V、+5V(集成电路)的工作电源,因此,有必要将?48V基础电源通过直流—直流变换器变换到相应电压种类的直流电源,以供实际使用。D C/DC变换就是将固定的直流电压变换成可变的直流电压,也称为直流斩波。主要有 (1)Buck电路——降压斩波,其输出平均电压小于输入电压,极性相同。 (2)Boost电路——升压斩波,其输出平均电压大于输入电压,极性相同。 (3)Buck－Boost电路——降压―升压斩波,其输出平均电压大于或小于输入电压,极性相反,电感传输。 (4)Cuk电路——降压或升压斩波,其输出平均电压大于或小于输入电压,极性相反,电容传输。此外还有Sepic、Zeta电路。 1、2 直流—直流变换器的发展当今软开关技术的发展使得DC/DC发生了质的飞跃,美国VICOR公司(美国怀格公司,国际知名的电源模块生产厂家)设计制造的多种ECI软开关DC/DC变换器,其最大输出功率有300W、600W、800W等,相应的功率密度为(6、2、10、17)W/cm3,效率为(80～90)%。日本NEMIC—LAMBDA(联美兰达,日本的开关电源厂商、2012年兰达被TDK收购,名称也改为TDK-LAMBDA)公司最新推出的一种采用软开关技术的高频开关电源模块RM系列,其开关频率为(200～300)kHz,功率密度已达到27W/cm3,采用同步整流器(MOSFET代替肖特基二极管),使整个电路效率提高到90%。

buck电路驱动方法

Buck电源中绝缘栅场效应管的驱动方法作者：王华彪魏金玲常辉陈亚宁一、引言图一所示的单管降压电源，拓扑很简单，但由于MOSFET的源极电位不固定，驱动不是很容易。本文就斩波电源的不同驱动方式，分别就其电路的复杂性、驱动脉冲质量、价格成本以及工作频率的适应性等方面进行了分析和比较。二、各种驱动电路分析 1、电平转换直接驱动当主电路的供电电压不太高时，可插入图二所示的电平转换驱动电路。这种方法的优点是成本较低，缺点一是当输入电压Vin较高时不易处理好；二是电平移动驱动部分需要电荷泵供电，因此电路比较繁复。 2、光电耦合器隔离驱动

这是一种常用的方法，如图三所示，优点是电路比较成熟，但光耦次级需要隔离电源，由于光耦的速度不是很快，工作频率不能太高，并可能降低电源的瞬态响应速度。 3、变换MOSFET的位置，直接驱动如图四所示，将MOS管移到供电电源的负端，就可用IC输出的信号直接驱动。优点是驱动成本低，缺点一是输出地悬浮，抗干扰性差；二是不能直接引进反馈，需要再加光耦隔离传送。 4、变压器直接隔离驱动

图5所示这种直接驱动方法的突出优点是成本最低，但由于变压器只能传递交流信号，因此输出的正负脉冲幅值随占空比而变，只适用于占空比在0.5左右、而且变化不大的情况。同时由于变压器的负载是MOS管的输入电容，驱动脉冲的前后沿一般不会很理想。 5、有源变压器驱动用变压器传送信号，次级另加隔离电源和放大电路，如图6所示。因为变压器只传送信号，因此响应比较快，工作频率可以很高，次级有源，可以输出比较陡峭的脉冲信号。缺点是要有一路隔离的电源供给。 6、采用新型隔离驱动组件直接驱动图7示出的是采用KD103(原CMB3)型驱动模块的斩波电路，该驱动组件是北京落木源公司开发出的单管隔离驱动器。该款驱动器使用变压器隔离，采用分时技术，在输入信号的上升和下降沿传递PWM的信号，在平顶阶段传递能量，因而能够输出陡峭的驱动脉冲。这种驱动方法的优点是使用方便（在MOSFET功率不大时，只要如图7连接就可以了），驱动脉冲质量好，工作频率高，体积较小，输入电压最高可达1000V，价格也比较便宜。缺点是工作频率低时要求的变压器体积比较大，同时成本稍高些，但考虑到简化了设计、并降低了装配成本，总成本可能还要低些。三、结语下表总结了上面的分析，可以看出，在大多数情况下，采用KD103(原CMB3)专用斩波隔离驱动器是较佳的选择。电平移位驱动光耦隔离驱动 MOS管移位驱动变压器直接驱动有源变压器驱动 TX-KD模块驱动最高工作频率比较高不高，受限于光耦高比较高高高

基于BUCK电路的电源设计说明

现代电源技术基于BUCK 电路的电源设计学院：专业：姓名：班级：学号：指导教师：日期：目录摘要 (3) 一、设计意义及目的 (4) 二、Buck 电路基本原理和设计指标 (4) 2.1 Buck 电路基本原理 (4) 2.2 Buck 电路设计指标 (6) 三、参数计算及交流小信号等效模型建立 (6)

3.1 电路参数计算 (6) 3.2 交流小信号等效模型建立 (10) 四、控制器设计 (12) 五、Matlab 电路仿真. (17) 5.1 开环系统仿真 (17) 5.2 闭环系统仿真 (19) 六、设计总结 (23)

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MATLAB/Simulink 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 2.1 Buck 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：

Buck电路的设计与仿真

uck 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。解：(1)工作频率为10kHz 时， A.主开关管可使用MOSFET ,开关频率为10kHz ; B 输入20V ，输出5V ，可确定占空比 Dc=25% ; C.根据如下公式选择电感这个值是电感电流连续与否的临界值，L>L c 则电感电流连续，实际电感值可选为1.1~1.2倍的临界电感，可选择为4 10?H ； D.根据纹波的要求和如下公式计算电容值 C=^^T s2 J =4.17 10 牛 8L^U 。 8 沃 4.5 沃 10 X0.0055 1 0000 (2)工作频率为50kHz 时， A.主开关管可使用MOSFET ,开关频率为50kHz ; B 输入20V ，输出5V ，可确定占空比 Dc=25% ; C.根据如下公式选择电感 . (1—DJR T (1 —0.25)汇10,. 1 L c (1 _DJR T 2 s (1-0.25)1° 亠 2 10000 = 3.75 10* H 5 (1-0.25) 0.75 10, H 50000 这个值是电感电流连续与否的临界值, L>Lc 则电感电流连续，实际电感值

L c T s 2

可选为1.2倍的临界电感，可选择为0.9 10" H ； D.根据纹波的要求和如下公式计算电容值分析：在其他条件不变的情况下，若开关频率提高 n 倍，则电感值减小为 1/n ，电容值也减小到1/n 。从上面推导中也得出这个结论 2、Buck 电路仿真: 利用sim power systems 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Pulse Gen erator 模块产生脉冲驱动开关管建模: 分别做两种开关频率下的仿真工作频率为10kHz 时 U o (1-D c ) 8L U o T s 2 5 (1-0.25) 1 8 0.9 10J 0.005 5 500002 = 0.833 10*F matlab20120510 ?

buck降压升压电路知识

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。图中，Q为开关管，其驱动电压一般为PWM(Pulse width modulation脉宽调制)信号，信号周期为Ts，则信号频率为f=1/Ts，导通时间为Ton，关断时间为Toff，则周期Ts=Ton+Toff，占空比Dy= Ton/Ts。 Boost变换器：也称升压式变换器，是一种输出电压高于输入电压的单管不隔离直流变换器。开关管Q也为PWM控制方式，但最大占空比Dy必须限制，不允许在Dy=1的状态下工作。电感Lf在输入侧，称为升压电感。Boost变换器也有CCM和DCM两种工作方式 Buck/Boost变换器：也称升降压式变换器，是一种输出电压既可低于也可高于输入电压的单管不隔离直流变换器，但其输出电压的极性与输入电压相反。Buck/Boost变换器可看做是Buck变换器和Boost变换器串联而成，合并了开关管。

Buck/Boost变换器也有CCM和DCM两种工作方式，开关管Q也为PWM控制方式。 LDO的特点： ①非常低的输入输出电压差 ②非常小的内部损耗 ③很小的温度漂移 ④很高的输出电压稳定度 ⑤很好的负载和线性调整率 ⑥很宽的工作温度范围 ⑦较宽的输入电压范围 ⑧外围电路非常简单，使用起来极为方便 DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。斩波器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式Ts不变，改变ton(通用)，二是频率调制方式，ton不变，改变Ts(易产生干扰)。其具体的电路由以下几类： (1)Buck电路——降压斩波器，其输出平均电压 U0小于输入电压Ui，极性相同。

buck电路的原理分析和参数设计

Buck电路的原理分析和参数设计连续工作状态一Buck工作原理将快速通断的晶体管置于输入与输出之间，通过调节通断比例（占空比）来控制输出直流电压的平均值。该平均电压由可调宽度的方波脉冲构成，方波脉冲的平均值就是直流输出电压。 Q导通：输入端电源通过开关管Q及电感器L对负载供电，并同时对电感器L充电。电感相当于一个恒流源，起传递能量作用电容相当于恒压源，在电路里起到滤波的作用Q闭合: 电感器L中储存的能量通过续流二极管D形成的回路，对负载R继续供电，从而保证了负载端获得连续的电流。导通时Q的电流闭合时C的电流 L的电流和输出电流的关系。输出电压与输入电压的关系

（不考虑损耗）二 buck 的应用 Buck 为降压开关电路，具有效率高，体积小，功率密度高的特点 1．Buck 的效率 Buck 的损耗：1.交流开关损耗 2.管子导通损耗 3.电感电容等效电阻损耗 Buck 的效率很高，一般可以达到60%以上， 2．Buck 的开关频率频率越高，功率密度越大，但也同时带来了开关损耗。在25~50KHZ 范围内buck 的体积可随频率的增大而减小。三．参数的设计 1．电感的参数电感的选择要满足直到输出最小规定电流时，电感电流也保持连续。在临界不连续工作状态时 2 1 20I I I -= ON O I T I V V L 20 -= ' ON I T L V V I I 0 12-= - 所以L L '≥ L 越大，进入不连续状态时的电流就越小 2．电容的参数电容的选择必须满足输出纹波的要求。电容纹波的产生：1. 电容产生的纹波：相对很小，可以忽略不计 2. 电容等效电感产生的纹波：在300KHZ~500KHZ 以下可以忽略不计 3. 电容等效电阻产生的纹波：与esr 和流过电容电流成正比。为了减小纹波，就要让esr 尽量的小。不连续工作状态（1）开关管Q 导通，电感电流由零增加到最大（2）开关管Q 关断，二极管D 续流，电感电流从最大降到零；（3）开关管Q 和二极管D 都关断（截止），在此期间电感电流保持为零，负载由输出滤波电容来供电。损耗输出输出P P p +=η

BUCK电路工作原理分析

BUCK电路工作原理分析测试电路如下图4.5所示，改变驱动信号占空比，观察输入与输出关系。通道2,输出波形通道1,驱动波形 (a)BUCK测试电路(b)输出波形(c)输出波形图4.5 BUCK升压电路(multisim) BUCK电路是一种降压斩波器，降压变换器输出电压平均值U o总是小于输入电压U d。一、BUCK电路工作原理 Q1导通期间（t on ）：电力开关器件导通，电感蓄能，二极管D反偏。等效电路如图5.7(b)所示； Q1关断期间（t off）：电力开关器件断开，电感释能，二极管D导通续流。等效电路如5.7 (c)所示；由波形图5.7 (b)可以计算出输出电压的平均值为： ) ( 1 ) ( 1 0? ? ?? + ? = =S on on S T t t d S T S dt dt u T dt t u T U 则： d d S on DU U T t U= = ，D为占空比。忽略器件功率损耗，即输入输出电流关系为： d d O d O I D I U U I 1 = =。

图4.6 BUCK电路工作过程二、电感工作模式分析下图4.7为BUCK电路中电感流过电流情况。图4.7电感电流波形图电感中的电流i L是否连续，取决于开关频率、滤波电感L和电容C的数值。 1.电感电流i L连续模式：

⑴在t on 期间:电感上的电压为 dt di L u L L = 由于电感L 和电容C 无损耗，因此i L 从I 1线性增长至I 2，上式可以写成 on L on O d t I L t I I L U U ?=-=-12 O d L on U U L I t -?= )( 式中△I L =I 2－I 1为电感上电流的变化量，U O 为输出电压的平均值。 ⑵在t off 期间:假设电感中的电流i L 从I 2线性下降到I 1，则有 off L O t I L U ?= 则，O L off U I L t ?= 可求出开关周期ＴS 为） (1 O d O d L off on S U U U LU I t t f T -?= +== fL D D U fLU U U U I d d O d O L ) 1()(-= -= ? 上式中△I L 为流过电感电流的峰－峰值，最大为I 2，最小为I 1。电感电流一周期内的平均值与负载电流I O 相等，即 2 1 20I I I += 则)1(201D D L T U I I S d -- = 2.电感电流i L 临界连续状态变换电路工作在临界连续状态时，即有I 1=0，由)1(201D D L T U I I S d --=，可得维持电流临界连续的电感值L 0为：

题目Buck电路的设计与仿真

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。解：（1）工作频率为10kHz 时， A.主开关管可使用MOSFET ，开关频率为10kHz ； B.输入20V ，输出5V ，可确定占空比Dc=25%； C.根据如下公式选择电感 H T R D L s c c 41075.310000 1210)25.01(2)1(-?=??-=-= 这个值是电感电流连续与否的临界值，L>c L 则电感电流连续，实际电感值可选为1.2倍的临界电感，可选择为H 4105.4-?； D.根据纹波的要求和如下公式计算电容值 =?-=2008)1(s c T U L D U C 2410000 15005.0105.48)25.01(5?????-?-=F 41017.4-? （2）工作频率为50kHz 时， A.主开关管可使用MOSFET ，开关频率为50kHz ； B.输入20V ，输出5V ，可确定占空比Dc=25%； C.根据如下公式选择电感 H T R D L s c c 41075.050000 1210)25.01(2)1(-?=??-=-= 这个值是电感电流连续与否的临界值，L>Lc 则电感电流连续，实际电感值可选为1.2倍的临界电感，可选择为H 4109.0-?； D.根据纹波的要求和如下公式计算电容值 =?-=2008)1(s c T U L D U C 2450000 15005.0109.08)25.01(5?????-?-=F 410833.0-? 分析：在其他条件不变的情况下，若开关频率提高n 倍，则电感值减小为1/n ，电容值也减小到1/n 。从上面推导中也得出这个结论。 2、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Pulse Generator 模块产生脉冲驱动开关管。分别做两种开关频率下的仿真。（一）开关频率为10Hz 时； (1)使用理论计算的占空比，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。由第一步理论计算得占空比Dc=25%；实验仿真模型如下所示（稳态直流电压值为4.299V ）：

buck电路的原理

buck电路的原理降压式变换电路（Buck电路）详解一、BUCK电路基本结构开关导通时等效电路开关关断时等效电路二、等效的电路模型及基本规律（1）从电路可以看出，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us(t)的直流分量可以通过，而抑制us(t) 的谐波分量通过；电容上输出电压uo(t)就是us(t) 的直流分量再附加微小纹波uripple(t) 。（2）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uripple(t) 很小，相对于电容上输出的直流电压Uo有：电容上电压宏观上可以看作恒定。电路稳态工作时，输出电容上电压由微小的纹波和较大的直流分量组成，宏观上可以看作是恒定直流，这就是开关电路稳态分析中的小纹波近似原理。（3）一个周期内电容充电电荷高于放电电荷时，电容电压升高，导致后面周期内充电电荷减小、放电电荷增加，使电容电压上升速度减慢，这种过程的延续直至达到充放电平衡，此时电压维持不变；反之，如果一个周期内放电电荷高于充电电荷，将导致后面周期内充电电荷增加、放电电荷减小，使电容电压下降速度减慢，这种过程的延续直至达到充放电平衡，最终维持电压不变。

这种过程是电容上电压调整的过渡过程，在电路稳态工作时，电路达到稳定平衡，电容上充放电也达到平衡，这是电路稳态工作时的一个普遍规律。（4）开关S置于1位时，电感电流增加，电感储能；而当开关S 置于2位时，电感电流减小，电感释能。假定电流增加量大于电流减小量，则一个开关周期内电感上磁链增量为：此增量将产生一个平均感应电势：此电势将减小电感电流的上升速度并同时降低电感电流的下降速度，最终将导致一个周期内电感电流平均增量为零；一个开关周期内电感上磁链增量小于零的状况也一样。这种在稳态状况下一个周期内电感电流平均增量（磁链平均增量）为零的现象称为：电感伏秒平衡。这也是电力电子电路稳态运行时的又一个普遍规律。三、电感电流连续工作模式（CCM）下稳态工作过程分析

multisimbuck电路仿真设计

第一章概述 1.1 直流―直流变换的分类直流—直流变换器（DC-DC）是一种将直流基础电源转变为其他电压种类的直流变换装置。目前通信设备的直流基础电源电压规定为?48V，由于在通信系统中仍存在?24V（通信设备）及+12V、+5V（集成电路）的工作电源，因此，有必要将?48V基础电源通过直流—直流变换器变换到相应电压种类的直流电源，以供实际使用。D C/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。主要有（1）Buck电路——降压斩波，其输出平均电压小于输入电压，极性相同。（2）Boost电路——升压斩波，其输出平均电压大于输入电压，极性相同。（3）Buck－Boost电路——降压―升压斩波，其输出平均电压大于或小于输入电压，极性相反,电感传输。（4）Cuk电路——降压或升压斩波，其输出平均电压大于或小于输入电压，极性相反，电容传输。此外还有Sepic、Zeta电路。 1.2 直流—直流变换器的发展当今软开关技术的发展使得DC/DC发生了质的飞跃，美国VICOR公司(美国怀格公司,国际知名的电源模块生产厂家)设计制造的多种ECI软开关DC/DC变换器，其最大输出功率有300W、600W、800W等，相应的功率密度为(6.2、10、17)W/cm3，效率为（80～90）%。日本NEMIC—LAMBDA(联美兰达,日本的开关电源厂商.2012年兰达被TDK收购,名称也改为TDK-LAMBDA)公司最新推出的一种采用软开关技术的高频开关电源模块RM系列，其开关频率为（200～300)kHz，功率密度已达到27W/cm3，采用同步整流器（MOSFET代替肖特基二极管），使整个电路效率提高到90%。

(最新整理)BUCK电路方案设计

(完整)BUCK电路方案设计编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（(完整)BUCK电路方案设计）的内容能够给您的工作和学习带来便利。同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为(完整)BUCK电路方案设计的全部内容。

项目2 项目名称基于PWM控制 Buck变换器设计一、目的 1．熟悉Buck变换电路工作原理，探究PID闭环调压系统设计方法。 2．熟悉专用PWM控制芯片工作原理， 3．探究由运放构成的PID闭环控制电路调节规律，并分析系统稳定性。二、内容设计基于PWM控制的Buck变换器，指标参数如下： ?输入电压：9V～12V； ?输出电压:5V，纹波<1%； ?输出功率：10W ?开关频率：40kHz ?具有过流、短路保护和过压保护功能,并设计报警电路。 ?具有软启动功能。 ?进行Buck变换电路的设计、仿真（选择项)与电路调试。三、实验仪器设备 1. 示波器 2。稳压电源 3。电烙铁 4. PC817隔离 5. 计算机 6。 PWM控制芯片SG3525 7。 IRF540_MOSFET 8。 MUR1560快恢复整流二极管 9。 74HC74N_D触发器 10。 LM358放大器 11。万用表 12. 电容、电感、电阻

四、研究内容（一）方案设计基于PWM控制的Buck变换器主要由五部分构成，功率主电路、PWM发生电路、MOSFET 驱动电路、隔离电路和保护电路组成。Buck变换器的基本控制思路框图如图1。1所示，总体电路图如图1.2所示。图1.1 Buck变换器控制框图图1.2 总体电路图 1、功率主电路

Buck电路设计与MATLAB仿真

Buck电路设计与仿真姓名：朱龙胜班级：电气1102 学号：11291065 日期：2014年5月10日指导老师：郭希铮北京交通大学

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: 20.252.0.5A (1) 3.5% 8() 4.2o d o o o s o s d o LB OB V D V V I R V T D V LC DT V V I I L = == =?-==-== 1.占空比: 负载电流: 纹波电压: 电流连续条件：得到下列计算结果 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Pulse Generator 模块产生脉冲驱动开关管。分别做两种开关频率下的仿真。 (1)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:: A ．建立模型: 建立仿真模型如下如所示 :

B. 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 C ．仿真过程: 当f s =10KHz,L=0.375mH C=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 o =4.736V ，稳态直流电压理论值5V 计算稳态直流纹波电压的理论值 2(1D)0.025V 8s o o T V V CL -?==,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, 由(1)o S L V D T I L -?= ，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

如何设计BUCK电路的最佳驱动(NPN的MOSFET)

如何设计BUCK电路的最佳驱动（NPN的MOSFET）？我在网上查到了BUCK电路以下的一些驱动方式，现给大家分享一下！一、引言图一所示的单管降压电源，拓扑很简单，但由于MOSFET的源极电位不固定，驱动不是很容易。本文就斩波电源的不同驱动方式，分别就其电路的复杂性、驱动脉冲质量、价格成本以及工作频率的适应性等方面进行了分析和比较。二、各种驱动电路分析 1、电平转换直接驱动当主电路的供电电压不太高时，可插入图二所示的电平转换驱动电路。这种方法的优点是成本较低，缺点一是当输入电压Vin较高时

不易处理好；二是电平移动驱动部分需要电荷泵供电，因此电路比较繁复。 2、光电耦合器隔离驱动这是一种常用的方法，如图三所示，优点是电路比较成熟，但光耦次级需要隔离电源，由于光耦的速度不是很快，工作频率不能太高，并可能降低电源的瞬态响应速度。 3、变换MOSFET的位置，直接驱动

如图四所示，将MOS管移到供电电源的负端，就可用IC输出的信号直接驱动。优点是驱动成本低，缺点一是输出地悬浮，抗干扰性差；二是不能直接引进反馈，需要再加光耦隔离传送。 4、变压器直接隔离驱动图5所示这种直接驱动方法的突出优点是成本最低，但由于变压器只能传递交流信号，因此输出的正负脉冲幅值随占空比而变，只适用于占空比在0.5左右、而且变化不大的情况。同时由于变压器的负载是MOS管的输入电容，驱动脉冲的前后沿一般不会很理想。5、有源变压器驱动用变压器传送信号，次级另加隔离电源和放大电路，如图6所示。因为变压器只传送信号，因此响应比较快，工作频率可以很高，次级有源，可以输出比较陡峭的脉冲信号。缺点是要有一路隔离的电

BUCK开关电源-知识点纲要

电感降压式开关电源如何设计： 1.通过举例讲解开关电源工作的方式.开关电源的工作原理. 2. 通过举例开关电源工作方式与线性电源工作方式的区别. 3. 分析和讲解为什么线性电源的效率比较低,开关电源的效率比较高? 4. 讲解开关电源是如何实现能量转移的?以及如何实现稳定电压输出?如何进行调节的?为什么说输入电压的变化以及负载的变化会影响调节?为什么会有纹波的产生?为什么说速度响应是衡量开关电源的重要指标? 5. 详细分析开关损耗是如何产生的?如何控制温升?温升对系统有哪些危害? 6. 开关电源体积与频率的关系?以及开关电源的效率问题。 7. 开关器件的如何选择?详细分析MOSFET,IGBT,三极管各自的有点和缺点。 8. 详细推导开关电源的BUCK电路拓扑的过程。 9．引入重要模拟电路中重要器件：电感。 10. 详细讲解电感电压的的形成和公式计算，电感电压受什么参数影响？如何改变电感两端电压？

11. 详细讲解电感电压的与电感中电流大小以及电流变化率的相互关系。为什么说电感电流大小连续而电流变化率是不连续的？ 12. 详细讲解电感中的电流波形的三种模式。 13. 为什么说电感电流在通电和关断后会发生变化？它的内在根本原因又是什么？ 14. 如何实现电感的能量守恒？为什么说只有电感电流达到稳定状态才能为我们使用？电感电流的变化如何实现可控？ 15. BUCK电路中专有名词的解释，了解关键参数对设计的影响。 16. 详细讲解占空比公式的推导。 17. 详细讲解电感参数计算公式的推导过程。 18. BUCK拓扑的几大总结。 19. 举例实际案例现场计算电感参数。 20. 详细讲解电源控制芯片内部各功能模块。 21. 通过实际演示，现场用示波器测量相关波形并进行分析和调试。

BUCK电路闭环控制系统的MATLAB仿真

BUCK 电路闭环PID 控制系统的MATLAB 仿真一、课题简介 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U i 。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。简单的BUCK 电路输出的电压不稳定，会受到负载和外部的干扰，当加入PID 控制器，实现闭环控制。可通过采样环节得到PWM 调制波，再与基准电压进行比较，通过PID 控制器得到反馈信号，与三角波进行比较，得到调制后的开关波形，将其作为开关信号，从而实现BUCK 电路闭环PID 控制系统。二、BUCK 变换器主电路参数设计 2.1设计及内容及要求 1、输入直流电压(VIN)：15V 2、输出电压(VO)：5V 3、输出电流(IN)：10A 4、输出电压纹波峰-峰值 Vpp ≤50mV 5、锯齿波幅值Um=1.5V 6、开关频率(fs)：100kHz 7、采样网络传函H(s)=0.3 8、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 F *Ωμ75

2.2主电路设计根据以上的对课题的分析设计主电路如下：图2-1 主电路图 1、滤波电容的设计因为输出纹波电压只与电容的容量以及ESR 有关， rr rr C L N 0.2V V R i I == ? （1）电解电容生产厂商很少给出ESR ，但C 与R C 的乘积趋于常数，约为50~80μ*ΩF [3]。在本课题中取为75μΩ*F ，由式(1)可得R C =25mΩ，C =3000μF 。 2、滤波电感设计开关管闭合与导通状态的基尔霍夫电压方程分别如式(2)、(3)所示： IN O L ON L ON /V V V V L i T ---=?（2） O L D L OFF /V V V L i T ++=? （3） off 1/on s T T f += (4) 由上得： L in o L D on V V V V L T i ---=? (5) 假设二极管的通态压降V D =0.5V ，电感中的电阻压降V L =0.1V ，开关管导通压降V ON =0.5V 。利用ON OFF S 1T T f +=，可得T ON =3.73μS ，将此值回代式(5)，可得L =17.5μH

实验四·直流斩波电路BUCK电路

实验四直流降压斩波电路一实验目的 1.理解降压斩波电路的工作原理及波形情况，掌握该电路的工作状态及结果。 2.研究直流降压斩波电路的全过程 3.掌握降压斩波电路MATLAB的仿真方法，会设置各模块的参数。二预习内容要点 1. 降压斩波电路工作的原理及波形 2. 输入值输出值之间的关系三实验内容及步骤 1.降压斩波电路(Buck Chopper)的原理图如图所示。图中V为全控型器件，选用IGBT。D为续流二极管。由图4-12b中V的栅极电压波形UGE可知，当V处于通态时，电源Ui向负载供电，UD=Ui。当V处于断态时，负载电流经二极管D续流，电压UD近似为零，至一个周期T结束，再驱动V导通，重复上一周期的过程。负载电压的平均值为: 图

式中ton为V处于通态的时间，toff为V处于断态的时间，T为开关周期，α为导通占空比，简称占空比或导通比(α=ton/T)。由此可知，输出到负载的电压平均值UO最大为Ui，若减小占空比α，则UO随之减小，由于输出电压低于输入电压，故称该电路为降压斩波电路。 2.（1）器件的查找以下器件均是在MATLAB R2017b环境下查找的，其他版本类似。有些常用的器件比如示波器、脉冲信号等可以在库下的Sinks、Sources中查找；其他一些器件可以搜索查找（2）连接说明有时查找出来的器件属性并不是我们想要的例如：示波器可以双击示波器进入属性后进行设置。（3）参数设置 1.双击直流电源把电压设置为200V。负载电动势20V。’ 2.双击脉冲把周期设为，占空比设为30％，40%，80%，（可多设几组）延迟角设为30度，由于属性里的单位为秒，故把其转换为秒即，30×360； 3.双击负载把电阻设为10Ω，电感设为； 4.双击示波器把Number of axes设为3，同时把History选项卡下的Limit data points to last前面的对勾去掉； 5.晶闸管和二极管参数保持默认即可四仿真及其结果

buck电路设计

Buck变换器设计——作业一．Buck主电路设计 1.占空比D计算 2.电感L计算 3.电容C计算 4.开关元件Q的选取二. Buck变换器开环分析三. Buck闭环控制设计 1.闭环控制原理 2.补偿环节Gc(s)的设计——K因子法 3.PSIM仿真 4. 补偿环节Gc(s)的修正——应用sisotool 5．修正后的PSIM仿真四．标称值电路PSIM仿真五．设计体会 Buck变换器性能指标: 输入电压：标准直流电压48V，变化范围：43V~53V

输出电压：直流电压24V ，5A 输出电压纹波：100mv 电流纹波：0.25A 开关频率：fs=250kHz 相位裕度：60 幅值裕度：10dB 一. Buck 主电路设计： 1.占空比D 计算根据Buck 变换器输入输出电压之间的关系求出占空比D 的变化范围。 .50V 48V 24U U D .4530V 53V 24U U D 0.558 V 43V 24U U D innom o nom max in o min min in o max ========= 2.电感L 计算 uH 105f i 2)D U -(U i 2)T U -(U L s L min o inmax L on(min) o inmax =?=?= 3.电容C 计算 uF 25.1250000 *1.0*825 .0vf 8i C s L ==??= 电容耐压值：由于最大输出电压为24.1V ，则电容耐压值应大于24.1V 。考虑到能量储存以及伏在变化的影响，要留有一定的裕度，故电容选取120uf/50V 电容。 4.开关元件Q 的选取

BUCK电路的Saber仿真

功率变换器计算机仿真与设计题目BUCK变换器电路设计学生姓名学号学院专业电气工程及自动化班级指导教师 2013年 10月 20日

一、设计要求 1.1 设计指标：设计一个BUCK直流变换器，主电路拓扑如图1.1（参数需重新设置），使得其满足以下性能要求：高压侧蓄电池输入电压V in：30-60V(额定电压48V) 低压侧直流母线输出电压V out：24V 输出电压纹波V out（p-p）：25mV 输出电流I out：2A 开关频率f s：200kHz 电感电流临界连续时I G：0.1A 12 图1.1

二、开环参数计算及仿真 2.1 主电路参数计算： (1)高压侧输入电压V in 变化范围为30-60V ，低压侧输出电压V out 为24V ，则占空比： 8.030 24 min max === in out V V D 4.06024 max min === in out V V D 5.048 24 === innom out nom V V D (2)由于输出电流I out 为2A ，故负载电阻：12out out V R I = =Ω (3)根据电感电流临界连续时I G ：0.1A ，可由下式计算得滤波电感感值： H T I U L U T I L OFF o o CCM o μμ3605)4.01(2 .024 2max min )min(=?-?--==?=?? (4)根据输出电压纹波V out （p-p ）为25mV ，可由下式计算得滤波电容容值： uF f V I C I T C idt C V p p out ripple o p p out T 510 200102582 .082211133)(0) (2=????==?==---? 取F C f μ10=，其中开关频率f 为200KHZ 。在实际器件中，电容存在寄生电阻，因此实际器件仿真时，电容的选取如下： Ω ====???=??=?-m 125ESR ,600C ,u 520C 25,10652.0min max pp 6 uF F mV V C ESR I V 取而 2.2 开关管及二极管应力计算：（1）开关管的选取功率管承受的最大电压为60V ，流过开关管电流最大值为2A ，开关管电压电流降额系数均为0.5，则开关管电压要大于或等于120V ，电流最大值要大于4A 。粗略以最大占空比计算电流的有效值为3.2A ，则最大功率为384W ，取400W 。根据仿真,可选irf460作为开关管。（2）二极管的选取

基于BUCK电路的电源设计

现代电源技术基于BUCK电路的电源设计

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目录摘要 (4) 一、设计意义及目的 (5) 二、Buck电路基本原理和设计指标 (5) 2.1 Buck电路基本原理 (5) 2.2 Buck电路设计指标 (7) 三、参数计算及交流小信号等效模型建立 (7) 3.1 电路参数计算 (7) 3.2 交流小信号等效模型建立 (11) 四、控制器设计 (12) 五、Matlab电路仿真 (18) 5.1 开环系统仿真 (18) 5.2 闭环系统仿真 (19) 六、设计总结 (22)

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MATLAB/Simulink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 2.1 Buck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：

题目-Buck电路的设计与仿真

=?-= 2008)1(s c T U L D U C 2 450000 15005.0109.08)25.01(5?????-?-=F 4 10833.0-? 分析：在其他条件不变的情况下，若开关频率提高n 倍，则电感值减小为1/n ，电容值也减小到1/n 。从上面推导中也得出这个结论。 2、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Pulse Generator 模块产生脉冲驱动开关管。分别做两种开关频率下的仿真。（一）开关频率为10Hz 时； (1)使用理论计算的占空比，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。由第一步理论计算得占空比Dc=25%；实验仿真模型如下所示（稳态直流电压值为4.299V ）：直流电压整体波形如下所示：