基于BUCK电路的电源设计(DOC)
Buck电源设计
* (Rx, Cy) 显示驱动极点及零点的组成部分。 详尽的公式登载在注释的一页内。
1-26
电压模式 ─ 误差信号放大器
VC ZF =− VOUT ZI
我们可以因应误差信号放大器的四周环境变化而调整所需补偿， 我们可以因应误差信号放大器的四周环境变化而调整所需补偿，这是最 容易为整个环路提供补偿的地方。此外，也有几个其他方法可以采用。 容易为整个环路提供补偿的地方。此外，也有几个其他方法可以采用。
R C2 = 1 ω P2C C3
CC3 =
1 ωZ2RFB2
C C2 =
C C1 =
ω Z2 R FB2 Cc 3 ω Z1R C1
RC1 = kRFB2
1 ω P1R C1
1-29
简单易用的电源产品
1-30
如何利用第 5 代 SIMPLE SWITCHER® 解决 这个问题?
完全无需考虑外部补偿的问题
1-27
电压模式 ─ 第 3 类 (Type III) 补偿
VOUT
ZF
CC2 CC3 CC1 RC1 RC2 VFB VREF
ZI
dB
60 40
(RFB2, Cc3)
RFB2
20 0
k
~ = Rc /RFB2
ωz 2 ~ = Rc1 /Rc2
ωP1
ωP 2
Hz
100,000 1,000,000
(Rc2, Cc3)
Buck电源设计
2011年8月
1-1
内容
直流/直流转换器的基本原理 简单易用的电源产品
1-2
直流/直流转换器的基本原理
1-3
降压稳压器
控制开关 输入电容器
电感器 开关节点电压 输出电容器
buck型dc-dc变换器中保护电路的设计
buck型dc-dc变换器中保护电路的设计buck型DC-DC变换器广泛用于电源供电系统、电动汽车和太阳能电池等应用中。
在使用过程中，由于输入电压的变化、电流过载、短路等因素可能导致变换器的故障或损坏。
为了保护变换器及其连接的电路，设计有效的保护电路是至关重要的。
首先要保护的是输入端的电路，常见的保护电路包括过压保护和过流保护。
过压保护主要是通过输入电压检测电路来监测输入电压，一旦输入电压超过设定值，保护电路将切断输入电源，以防止变压器和其他电路被损坏。
过流保护则采用电流检测电路来监测输入电流，一旦输入电流超过设定值，保护电路将切断输入电源，防止变压器和电源电路受到额定电流以外的过大电流的损坏。
在输出端，常见的保护电路包括过压保护、过流保护和短路保护。
过压保护通常使用电压检测电路来监测输出电压，一旦输出电压超过设定值，保护电路将切断输出电源，以防止负载和其他电路被损坏。
过流保护同样采用电流检测电路来监测输出电流，一旦输出电流超过设定值，保护电路将切断输出电源，防止负载和电源电路受到过大的电流的损坏。
短路保护是最常见的保护电路，它主要通过短路检测电路来检测输出端是否出现短路。
一旦短路发生，保护电路将切断输出电源，以防止损坏变压器和其他电路。
此外，为了保护变压器的绝缘性能，在变压器的输入和输出端都需要设计绝缘保护电路，通常是使用绝缘变压器或光耦合器来实现。
为了确保电路的稳定工作和提高变换器的效率，还可以设计过温保护电路。
过温保护电路可以通过温度传感器实时监测变换器内部的温度，一旦温度达到设定值，保护电路将切断输入电源，以防止温度过高引起的故障或损坏。
另外，还可以考虑设计过载保护电路和反馈保护电路。
过载保护电路可以检测输出电流是否过大，一旦超过设定值，保护电路将采取控制措施，减小输出电流以避免过载。
反馈保护电路可以通过比较输出电压与参考电压的差异来检测电路的故障，一旦差异超过设定值，保护电路将切断输入电源。
buck型dc-dc变换器中保护电路的设计
buck型dc-dc变换器中保护电路的设计Buck型DC-DC变换器是一种常见的降压型电源转换器，广泛应用于各种电子设备中。
在进行Buck型DC-DC变换器的设计过程中，保护电路的设计非常重要，可以保护变换器及其他电路不受损坏，保证电源系统的正常运行。
保护电路主要包括输入端和输出端的保护。
在输入端，保护电路的设计主要是为了防止输入电压过高或过低、瞬时过流和输入短路等情况对变换器产生不利影响。
一般情况下，设计输入端的保护电路主要包括过压保护、欠压保护和输入限流等功能。
首先，过压保护是为了防止输入电压超过变换器的额定输入电压范围，对于Buck 型DC-DC变换器来说，一般输入电压范围是相对稳定的，因此可以通过过压保护电路检测输入电压，并在超过设定阈值时触发保护措施，例如通过断开输入电源或者切断输入端的电流流通路径等方式。
其次，欠压保护是为了防止输入电压过低而影响Buck型DC-DC变换器的正常工作。
一般来说，欠压保护可以通过监测输入电压并在低于设定阈值时触发保护措施，如停止输出电流或关闭整个变换器等方式。
最后，输入限流是为了防止输入电流瞬时过高而损坏Buck型DC-DC变换器。
输入限流电路主要通过设置合适的电流检测电阻和比较器等元件来实现，当输入电流超过预设阈值时，可以通过控制开关管或采取其他措施限制输入电流值。
在输出端，保护电路的设计主要是为了防止输出端负载短路、过载和过压等情况对Buck型DC-DC变换器产生不利影响，同时保护被供电电路不受损坏。
首先，负载短路保护是为了防止输出端负载短路时产生大电流对Buck型DC-DC 变换器和被供电电路造成损坏。
负载短路保护电路主要包括电流检测电阻、比较器和限流电路等元件，当输出电流超过设定阈值时，保护电路会采取相应的控制措施，如限制电流或断开输出电源等。
其次，过载保护是为了防止输出端负载电流过大而超过Buck型DC-DC变换器的额定输出能力，导致器件及电路故障。
高频同步整流BUCK变换器的设计与仿真设计word版
编号XXXX大学毕业设计题目高频同步整流BUCK变换器的设计与仿真毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：XX大学本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）（题目：）是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。
尽本人所知，除了毕业设计（论文）中特别加以标注引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
作者签名：年月日（学号）：高频同步整流BUCK变换器的设计与仿真摘要便携式电子产品的广泛应用，推动了开关电源技术的迅速发展。
因为开关电源具有体积小、重量轻以及功率密度和输出效率高等诸多优点，己经逐渐取代了传统的线性电源，随之成为电源芯片中的主流产品。
随着开关电源技术应用领域的扩大，对开关电源的要求也日益提高，高效率、高可靠性以及高功率密度成为趋势，这就对开关电源芯片设计提出了新的挑战。
本文首先概述了现有开关电源设计技术及其发展趋势，接着介绍了BUCK变换器的电路结构、工作原理及控制原理。
最后进行了芯片系统的仿真研究，其中首先介绍了所选芯片的性能特点及其经典电路图，然后利用LTSPICE进行了仿真验证。
基于BUCK变换器的电源设计
基于BUCK变换器的电源设计BUCK变换器是一种常用的电源设计方案，常用于将高电压转换为低电压供给电路。
它采用了脉宽调制（PWM）技术来有效地控制输出电压和电流，具有高效率和稳定的输出特性。
在进行基于BUCK变换器的电源设计时，需要考虑输入和输出电压、输出电流需求，以及稳定性、可靠性等因素。
下面将详细介绍BUCK变换器的电源设计过程。
首先，确定输入和输出电压。
根据应用需求，需要确定输入电压和输出电压的范围。
输入电压一般由系统电源提供，可以是直流电或交流电，也可以是电池供电。
输出电压则根据应用需求确定，可能是固定值或可调节的。
接下来，计算输出电流。
根据系统中各个组件的功率需求和电流消耗，可以估算出所需的输出电流。
输出电流需要考虑到系统的最大负荷情况，以确保BUCK变换器能够稳定输出所需的电流。
然后，选择合适的BUCK变换器芯片。
根据输入和输出电压、输出电流需求，选择合适的BUCK变换器芯片。
散热设计、开关频率、效率等因素也需要考虑进去。
常见的BUCK变换器芯片有TI的LM2596、ST的LM2596等，可以根据实际需求选择。
接着，设计输入滤波电路。
由于BUCK变换器对输入电压的纹波幅度和频率有一定的要求，因此需要设计输入滤波电路来滤除输入电压中的纹波。
输入滤波电路可以采用电感和电容组成的滤波器，根据输入电压的纹波要求来选择合适的电感和电容值。
然后，设计输出滤波电路。
BUCK变换器输出电压通常存在一定的纹波，为了减小或滤除输出电压的纹波，需要设计输出滤波电路。
输出滤波电路可以采用电感和电容组成的滤波器，根据输出电压的纹波要求来选择合适的电感和电容值。
接下来，进行稳压器设计。
为了保证BUCK变换器输出电压的稳定性，需要设计一个稳压器。
稳压器可以采用反馈控制电路，通过调整PWM宽度来实现对输出电压的精确控制。
稳压器还可以采用放大器、比较器等元件来构成反馈环路，以实现电压稳定。
最后，进行保护电路的设计。
由于BUCK变换器中存在高电压和高电流，还有可能出现过电流、过载、过温等情况，因此需要设计一些保护电路来保证BUCK变换器的正常运行。
BUCK电路方案设计
BUCK电路方案设计在电子领域中，BUCK电路是一种非常常见且重要的电路方案。
BUCK电路是一种降压型DC-DC转换器，也被称为降压开关电源。
它通过将输入电压降低到一个较低的输出电压来实现电源调节功能。
BUCK电路的工作原理是，当开关管导通时，输入电压源通过电感和开关管输出到输出电容上，输出电压上升。
当开关管截止时，电感中的能量继续通过电容供应负载，输出电压下降。
通过这种方式，BUCK电路能够稳定地将输入电压变为较低的输出电压。
1.确定输入和输出电压要求：根据具体应用需求确定输入和输出电压范围。
在此基础上，选择合适的开关管和电感。
2.计算工作频率：选择合适的工作频率，一般常见的有几十kHz到几MHz的范围。
工作频率的选择要平衡转换效率和滤波器尺寸。
3.计算电感和电容值：根据输入和输出电压范围，使用以下公式计算电感和电容值：电感值（L）=（输出电压/工作频率）*（输入电压-输出电压）/输出电流电容值（C）=输出电流/（工作频率*最大纹波电压）4.根据负载要求计算开关管的最大电流和功耗：通过确定负载电流以及开关管的最大导通时间和导通电阻，计算开关管的最大电流和功耗。
5.添加反馈控制：为了实现稳定的输出电压，需要使用反馈控制回路。
一般采用PID控制，通过调节开关管的导通时间来实现输出电压的调节。
6.性能评估和优化：通过仿真和实验评估BUCK电路的性能，包括效率、稳定性和纹波等。
根据评估结果进行优化，例如选择更合适的元件、调整控制参数等。
总之，BUCK电路是一种常用且重要的电路方案，适用于很多应用场景。
通过合理的设计和优化，可以实现稳定、高效的输出电压。
在实际应用中，还需考虑元件的选取、温度变化等因素，并根据具体需求进行优化调整，以实现最佳的电路性能。
(完整word版)基于Buck变换器的开关电源设计【适合做课程设计】
基于Buck变换器的开关电源设计摘要一个高可靠性的电源系统需要大功率宽电压输入范围的DC/DC变换，在充分考虑不同DC/DC变换器拓扑特点的基础上，选用Buck作为系统的电路拓扑.本文介绍了Buck电路的工作原理，对整个闭环结构进行设计与研究,并附以相关电路图表示。
并选择符合规范的元器件，计算产品的成本.关键词Buck拓扑；DC/DC；开关电源;MC34063第一章概述开关电源是利用现代电子电力技术控制功率器件(MOSFET、三极管等）的导通和关断时间来稳定输出电压的一种稳压电源，具有转换效率高，体积小,重量轻，控制精度高等优点。
1。
1基本要求输入直流9V-12V,输出5V，5W；开关振荡频率40KHz。
1.2方案设计采用MOSFET作为功率转换元件,MOSFET具有压降小，输入电阻高，动态特性好等特点。
控制方案采用集成电路MC34063单路PWM控制芯片，极大简化电路设计。
第二章开关电源输入与控制部分设计2。
1 开关电源工作原理开关电源是指调整管工作在开关方式，只有导通和截止两个状态，图2-1为工作过程。
基准电压为固定值,由于输入波动或负载变化导致输出电压减小，采样电压将减小，经过比较放大后，脉冲调制电路根据这个误差，提高占空比使输出电压增大.同理,当由于输入波动或负载变化导致输入电压增大时,脉冲调制电路降低占空比使输出电压减小，以此来控制输出电压的稳定。
图2-1 开关电源原理框图2。
2 Buck 调整器的基本工作方式Buck 调整器的基本电路如图2-2所示,晶体管Q1与直流输入电压dc V 串联，通过Q1的开通与关断，在V1处产生方波电压，采用恒频占空比可调的方式（PWM),在V1出产生方波电压，Q1导通时间为on T 。
Q1导通时V1点电压为dc V ，电流通过串接的电感L0流入输出端,Q1关断时，电感L0产生反电动势，使V1点电压迅速下降到0并变负，直至被D1钳位于—0。
8V 。
假设二极管导通压降为0,则V1点电压为矩形波，该方波电压平均值为T T V on dc /。
基于BUCK电路的电源设计
基于BUCK电路的电源设计BUCK电路是一种常用的电源设计方案，其原理是通过电感压缩稳定输出电压。
在这篇文档中，我们将深入探讨基于BUCK电路的电源设计。
一、介绍电源设计是电子系统设计中至关重要的一部分。
它确保系统能够以稳定的电压供电，从而保证各个电路元件能够正常工作。
BUCK电路是一种常用的降压型DC-DC转换器，广泛应用于各种电子设备中。
二、BUCK电路原理BUCK电路的基本原理是通过控制开关管的导通时间，将输入电压降低到所需的输出电压。
当开关管导通时，电流从输入电压源流向电感和负载。
当开关管截止时，电流通过二极管回路，从电感中平滑输出。
通过调整开关管导通的时间，可以调整输出电压。
三、BUCK电路的设计要点1.选择合适的元件在设计BUCK电路时，需要选择合适的元件，包括开关管、二极管、电感和电容等。
开关管应具有低导通电阻和快速开关速度，以减少功耗和开关损耗。
二极管应具有低压降和快速恢复特性，以提高效率。
电感应具有合适的自感值和饱和电流，以满足输出电流的需求。
电容应具有足够的容值和频率响应，以提供稳定的输出电压。
2.稳压控制稳压控制是BUCK电路设计中的关键问题。
常见的稳压控制方式有电流模式控制和电压模式控制。
电流模式控制通过对电流变化的反馈控制开关管的导通时间，以稳定输出电流。
电压模式控制则通过对输出电压变化的反馈控制开关管的导通时间，以稳定输出电压。
选择合适的稳压控制模式可以提高系统的稳定性和响应速度。
3.过流保护BUCK电路设计中需要考虑过流保护功能。
过流保护可以防止电流过大导致元件损坏。
常见的过流保护方式包括电流限制和短路保护。
电流限制通过控制开关管的导通时间，将输出电流限制在一定范围内。
短路保护则通过在开关管回路中添加短路检测电路，当输出短路时及时切断开关管的导通。
4.过压保护过压保护是BUCK电路设计中的另一个重要问题。
过压保护可以防止输出电压超过设定值导致元件损坏。
常见的过压保护方式包括电压限制和过压检测。
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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 (11)五、Matlab电路仿真 (17)5.1 开环系统仿真 (17)5.2 闭环系统仿真 (18)六、设计总结 (21)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：图1 Buck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Vs (t)的直流分量可以通过，而抑制Vs(t)的谐波分量通过；电容上输出电压V(t)就是Vs (t)的直流分量再附加微小纹波Vripple(t)。
由于电路工作频率很高，一个开关周期内电容充放电引起的纹波Vripple(t)很小，相对于电容上输出的直流电压V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扰动近似原理。
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。
当开关管导通时，电感电流增加，电感储能；而当开关管关断时，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。
2.2 Buck电路设计指标基于如上电路基本原理，设定如下指标：输入电压：25v输出电压：5v输出功率：10W开关频率：100KHz电流扰动：15%电压纹波：0.02根据上述参数可知：R=2.5Ω三、参数计算及交流小信号等效模型建立3.1 电路参数计算根据如图2所示Buck电路开关等效图可知：图2 Buck电路的开关等效图Buck有两种工作状态，通过对开关管导通与关断时（即开关处于1时和2时）的电路进行分析可计算出电路的电感值。
其开关导通与关断时对应的等效电路图如图3、4所示：图3 导通时等效电路图4 关断时等效电路开关处于1位置时，对应的等效电路为图3，此时电感电压为：（1）根据小扰动近似得：（2）同理，开关处于2位置时，对应的等效电路为图4，此时电感电压为：（3）根据小扰动近似得：（4）根据以上分析知，当开关器件位于1位置时，电感的电压值为常数，当开关器件位于2位置时，电感的电压值为常数。
故Buck电路稳态电感电压波形为下图5：图5 Buck电路稳态电感电压波形再根据电感上的伏秒平衡原理可得：（5）代入参数可得：占空比D=0.2。
根据电感公式知：（6）在电路导通时有：（7）对应关断时为：（8）根据式7和8，结合几何知识可推导出电流的峰峰值为：（9）其中是指扰动电流，即：（10）通常扰动电流值是满载时输出平均电流I的10%~20%，扰动电流的值要求尽可能的小。
在本次设计中选取。
根据式8可以得出：（11）代入参数可得：电感。
则可选取电感值为：L=300uH。
由于电容电压的扰动来自于电感电流的扰动，不能被忽略，因此在本Buck 电路中小扰动近似原理不再适用，否则输出电压扰动值为零，无法计算出滤波电容值。
而电容电压的变化与电容电流波形正半部分总电荷电量q有关，根据电量公式可以得：（12）电容上的电量等于两个过零点间电流波形的积分（电流等于电量的变化率），在改电路中，总电量去q可以表示为：（13）将式12代入式13中可得输出电压峰值为：（14）再将式10代入式14中可得：（15）根据设计中参数设定电压纹波为2%，即，代入式15中可得：，因此选取电容值为C=300uF。
故电路参数为：占空比D=0.2，L=300uH，C=300uF。
3.2 交流小信号等效模型建立根据定义，分别列出电感电流和电容电压的表达式。
在图3对应状态时：（16）在图4对应状态时：（17）利用电感与电容的相关知识可以得出：（18）化简得：（19）在稳态工作点(V,I)处，构造一个交流小信号模型，假设输入电压和占空比的低频平均值分别等于其稳态值、D加上一个幅值很小的交流变量、，则可代入化简得出：（20）根据上式建立建立交流小信号等效模型，如图6：图6 交流小信号等效模型四、控制器设计根据所建立的交流小信号等效模型可知，Buck电路中含有两个独立的交流输入：控制输入变量和给定输入变量。
交流输出电压变量可以表示成下面两个输入项的叠加，即（21）式21描述的是中的扰动如何通过传递函数传送给输出电压。
其中，控制输入传递函数和给定输入传递函数为：（22）已知输入输出传递函数和控制输入输出传递函数的标准型如下：（23）（24）将式23和24进行比较可得：（25）将3.1中计算所得参数D=0.2，C=300uF，L=300uH代入式25可得：依据小信号等效模型的方法，建立可以buck变换器闭环控制系统的小信号等效模型如图7所示。
图7 闭环控制系统的小信号等效模型其中，指的是环增益，代表反馈增益，代表与其比较的三角波的峰值，代表控制器增益，代表buck电路控制输入输出传递函数。
代入到T（s）的公式中可得：（26）根据参数设定电压为5V，选出H(s)=1，令，，则未经过补偿的环增益为，对应bode图如图8所示，式26可改写为：（27）其中，直流增益为：（28）图8 未补偿环增益的幅角特性未补偿环增益的穿越频率大约在770Hz处，其相角裕度为。
下面设计一个补偿器，使得穿越频率为，相角裕度为。
从图8中可以看出，未补偿环增益在5kH处的幅值为-30.93dB。
为使5kHz处环增益等于1，补偿器在5kHz处的增益应该为30.93dB，除此之外，补偿器还应提高相角裕度。
由于未补偿环增益在5kHz处的相角在附近，因此，需要一个PD超前补偿器来校正。
将，代入下式（2-38）中，可计算出补偿器的零点频率和极点频率为：（29）为了使补偿器在5kHz处的增益为，低频段补偿器的增益一定为：（30）因此，PD补偿器的形式为式31，对应bode图为图9：（31）图9 PD补偿器传递函数幅角特性此时，带PD补偿控制器的环增益变为：（32）补偿后的环增益图如图10，可以看出穿越频率为5khz，其所对应的相角裕度为。
因此，系统中的扰动变量在相角裕度的作用下，对系统没有影响或者说影响很小。
还可以得出，环增益的直流幅值为。
图10 补偿后的环增益幅角特性将补偿前后的bode图对比如图11：图11 补偿前后对比图五、Matlab电路仿真5.1 开环系统仿真根据参数设定：L=300uH，C=300uF，D=0.2，R=2.5Ω，开关频率f=100kHz。
开环仿真电路图如图12：图12 开环仿真电路图仿真结果如图13所示，输出电压为5V，电压纹波为0.018。
图14 开环输出波形对应的纹波如图15所示：图15 开环纹波波形5.2 闭环系统仿真闭环仿真电路图如图16：图16 闭环仿真电路图仿真结果如图17所示，输出电压为5V，纹波为0.016。
图17 闭环输出波形对应的纹波如图18所示：图18 闭环纹波波形通过对比可知，闭环系统的调节时间得到明显的减小，纹波有一定的改善，超调量基本没有变化。
闭环的PWM波形如图19所示：图19 闭环PWM波形六、设计总结本次电源设计在Buck电路原理的基础上建立了小信号等效电路模型，并通过控制器的设计，以及使用MATLAB/Simulink对电路进行仿真，基本实现了预定目标，并有效地缩短了调节时间和纹波。
本次设计中采用的原理、知识点是对《现代电源设计》课程所学知识的有效运用和巩固，对Buck电路的了解进一步加深，初步掌握了设计电源的基本方法和步骤，达到了学以致用的目的。
1。