(最新整理)BUCK电路方案设计
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sisotool5．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。
.50V48V 24U U D .4530V 53V 24U U D 0.558V 43V24U U D innom o nommax in o minmin in o max =========2.电感L 计算uH 105f i 2)D U -(U i 2)T U -(U L sL min o inmax Lon(min)o inmax =∆=∆=3.电容C 计算uF25.1250000*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 的选取该电路的输入电压是43V~53V ，则开关管耐压值为53V ，电流的最大值为A 25.525.0A 5i I I L o Qp =+=∆+=，其开关频率为KHz 250f =，因此选用的MOSFET 管MTD6N15T4G ，其额定值为A 6/V 150。
Buck 主电路传递函数Gvd （s ）占空比d （t ）到输出电压Vo （t ）的传递函数为：220zinvd /s Q /s 1/s 1U )s (G ωωω+++=其中，CR 1,)C R R /L (1Q ,/R)R LC(11esr z esr 0esr 0=+=+=ωωω取R esr=50m Ω，负载R=4.8Ω，又知L=105uH ，C=120uF ，可求得ω0=8862.7rad/s ，f 0=ω0/2π=1410.5Hz ，Q=4.0269，ωz=166670rad/s ，fz=ωz/2π≈26526Hz 。
降压型(BUCK)DC-DC电路的设计与制作设计报告
课题三：降压型（BUCK）DC-DC电路的设计与制作姓名：学号：得分：一、实验目的1). 学习和了解DC-DC变换电路的特点；2). 掌握降压型（BUCK）DC-DC电路的结构和工作原理；3). 熟悉强、弱电电路的隔离应用；4). 培养电子电路的设计能力和基本应用技能。
二、课题任务1）设计参数要求：=12V；① DC-DC主电路输入电压VI②输出电压: V=5V；O=1A；③输出电流：IO④输出电压纹波峰-峰值 V≤50mV，即纹波≤1%；pp=5W。
⑤额定输出功率PO2）PWM驱动信号：=20kHz；① PWM驱动信号频率fS② PWM驱动信号占空比可调；3）驱动电路：驱动电路应为单端输入、双端浮地输出。
5）撰写完整的实习报告。
三、实验原理BUCK电路就是降压电路，开关S闭合的时候，VD二极管承受负压关断，电感充电，电流正向流动，电流值呈现指数上升趋势。
开关S断开的时候，VD 二极管起续流作用，电感开始放电，电流逐渐下降，通过负载和二极管回到电感另外一端，短暂供电。
这样电压就能降低。
实际使用的时候，S开关是通过MOSFE 或者IGBT实现的，输出电压等于输入电压乘以PWM波的占空比。
开关电源总的来分有隔离型和非隔离型电路。
所谓非隔离型电路是根据电路形式的不同，可以分为降压型buck电路、升压Boost型电路、升降压Buck-Boost 型电路、Cuk型丘克电路、Sepic型电路、Zeta型电路。
我们这里主要分析降压型DC-DC转换器的工作原理，Buck电路如图1所示。
图中功率MOSFET为开关调整元件，它的导通与关断由控制电路决定;L和C为滤波元件;开关截止时，二极管VD可保持输出电流连续，所以通常称为续流二极管。
控制电路输出信号使开关管VT导通时，滤波电感L中的电流逐渐增加，因此贮能也逐渐增大，电容器C开始充电。
忽略MOSFET的导通压降，MOSFET源极电压应为Uin。
图1 降压变换器原理图当施加输入直流电压Ui后，降压型电路需经过一段较短时间的暂态过程，才能进入到稳定工作状态。
TL494开关电源设计--BUCK电路
VIN-VSTA IOC
-VF
t
(tON)min (tOFF)max
临界连续状态
L0 ~
VIN T 8I
续流管阴极电位VK 、 电感电流IL、负载电流IO VIN-VSTA VO -VF (tON)min (tOFF)max IO<IOC
t
I (10% ~ 20%) I O max
电流断续状态DCM
t
电流连续状态CCM
续流管阴极电位VK 、 电感电流IL、负载电流IO 2IOC
CO=(3~5)(ΔI) T/(2ΔVP-P)
产生纹波的两个因素：1.输出电容容 量有限；2.开关过程产生的过冲，这
VIN-VSTA IOC
-VF
t
(tON)min (tOFF)max
临界连续状态
部分较难滤除。
续流管阴极电位VK 、 电感电流IL、负载电流IO VIN-VSTA VO -VF (tON)min (tOFF)max IO<IOC
5. 较典型的设计验证方法和负载实验。
三、BUCK型DC－DC变换器（CCM工作模式）
1. 导通状态 U I UO UL I ON t1 t1 L L 2. 截止状态 UO UL I OFF t2 t2 L L 3. 输入输出关系
I ON I OFF
U O DU I
100u/25V
C6
220u/25V
T2 TIP127 (100V/5A/Darl-L) 104 R2 C3 1K
10 9
3K R6
FR307 D4 103 C5 570 R13
C7
104 C9 5K1 R17
R16 3K6
5
6
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。
(完整版)Buck-Boost电路设计.doc
500W Buck/Boost 电路设计与仿真验证一、主电路拓扑与控制方式Buck/Boost 变换器是输出电压可低于或高于输入电压的一种单管直流变换器， 其主电路与 Buck 或 Boost 变换器所用元器件相同，也有开关管、 二极管、电感和电容构成，如图1-1所示。
与 Buck 和 Boost 电路不同的是，电感L f 在中间，不在输出端也不在输入端，且输出电压极性与输入电压相反。
开关管也采用 PWM 控制方式。
Buck/Boost 变换器也有电感电流 连续喝断续两种工作方式， 本文只讨论电感电流在连续状态下的工作模式。
图 1-2 是电感电流连续时的主要波形。
图1-3 是 Buck/Boost 变换器在不同工作模态下的等效电路图。
电感电流连续工作时，有两种工作模态，图 1-3(a)的开关管 Q 导通时的工作模态，图1-3(b)是开关管 Q 关断、 D 续流时的工作模态。
QD LDR+-V in L fC fV o+-+图 1-1 主电路V bet onT ti LFi LfmaxI LFi Lfminti Qi Lfmaxi Lfminti DiLfmaxi LfmintV LfV inV ot图 1-2 电感电流连续工作波形QDR LDQDR LD+-+-C fC f V inL fi LfL f+V o V in i Lf+V o-+-+(a) Q 导通(b) Q 关断， D 续流图 1-3 Buck/Boost 不同开关模态下等效电路二、电感电流连续工作原理和基本关系电感电流连续工作时，Buck/Boost 变换器有开关管Q 导通和开关管Q 关断两种工作模态。
在开关模态 1[0~t on]：t=0 时， Q 导通，电源电压V in加载电感 L f上，电感电流线性增长，二极管 D 戒指，负载电流由电容 C f提供：di L fL f dt Vin (2-1)I o V o(2-2) R LDC f dV o I o (2-3)dtt=t on时，电感电流增加到最大值i L max，Q关断。
buck降压电路设计
buck降压电路设计摘要：1.Buck 降压电路的简介和设计目的2.Buck 降压电路的输出电压和常见系统工作电压3.推荐的芯片方案4.避免局限于特定型号的建议正文：一、Buck 降压电路的简介和设计目的Buck 降压电路，又称为降压稳压电路，是一种基于开关管工作的电源电路。
其主要目的是将较高的输入电压转换为较低的输出电压，以满足不同电子设备的电源需求。
在设计Buck 降压电路时，需要考虑输入电压、输出电压、电流和效率等因素。
二、Buck 降压电路的输出电压和常见系统工作电压Buck 降压电路的输出电压通常为5V、3.3V 等常见系统工作电压。
这些电压是许多电子设备和芯片的典型工作电压，如微控制器、传感器和无线通信模块等。
设计Buck 降压电路时，需要根据具体应用场景选择合适的输出电压。
三、推荐的芯片方案在设计Buck 降压电路时，有许多优秀的芯片可供选择。
除了常见的LM2596 和XL40XX 等型号外，还可以考虑以下芯片方案：1.德州仪器（TI）的LM 系列：如LM2586、LM2596 等，这些芯片具有优秀的性能和稳定性。
2.安森美半导体（ADI）的Power by Linear 系列：如LTC3822、LTC3823 等，这些芯片在效率和负载调整率方面表现出色。
3.美台科技（MPS）的MP 系列：如MP1584、MP1585 等，这些芯片在轻载和重载条件下均能保持较高的效率。
四、避免局限于特定型号的建议在选择Buck 降压电路的芯片时，应避免局限于特定型号。
不同芯片在性能、成本和可用性等方面可能存在差异，因此需要根据实际应用需求和设计要求进行权衡。
在选型过程中，可以参考以下原则：1.评估芯片的基本性能参数，如输出电压、电流、效率和负载调整率等。
2.考虑芯片的成本和供应情况，以确保供应链的稳定和成本的可控。
3.参考其他工程师的经验和评价，了解芯片在实际应用中的表现和潜在问题。
总之，Buck 降压电路设计需要综合考虑输入电压、输出电压、电流和效率等因素，选择合适的芯片方案。
BUCK电路方案设计
BUCK电路方案设计首先，需要明确设计目标，包括输出电压、输出电流和效率等。
根据这些目标，可以选择合适的BUCK拓扑和控制方式。
常见的BUCK拓扑有两种：非同步BUCK和同步BUCK。
非同步BUCK拓扑简单，成本较低，但效率较低；同步BUCK拓扑效率较高，但成本较高。
根据实际需求选择合适的拓扑。
控制方式主要分为开关控制和电流控制两种。
开关控制是通过PWM信号控制开关管的开关时间来调节输出电压；电流控制是通过测量和控制输出电流来实现稳定输出。
根据应用场景选择合适的控制方式。
在选择拓扑和控制方式时，还需要考虑输入电压范围、输出电流范围和负载变化等因素。
根据这些因素，可以确定合适的电源和开关管。
接下来，需要设计反馈控制回路，以确保输出电压的稳定性。
通常使用PID控制算法来控制输出电压。
PID控制器的设计需要根据具体情况进行参数调整。
在设计电路时，需要考虑电路的稳定性和抗干扰能力。
可以采用隔离设计或添加滤波电路来减小噪声和干扰。
同时，需要进行电路参数的计算和模拟仿真。
通过计算和仿真可以验证电路方案的可行性，并优化电路参数和控制策略。
在确定了最终的电路方案后，还需要进行实际的电路搭建和调试。
可以通过实验验证电路的性能和稳定性，并根据实际情况进行调整和改进。
最后，需要进行电路的安全设计和可靠性分析。
包括过压保护、过流保护、温度保护等功能的设计，以及电路的寿命和可靠性评估。
总之，BUCK电路方案设计需要结合实际需求和特点，进行拓扑选择、控制方式选择、反馈控制回路设计、电路参数计算和模拟仿真、电路搭建和调试、安全设计和可靠性分析等工作，最终得到一套满足要求的BUCK电路方案。
(完整word版)BUCK电路
题目：BUCK电路闭环PID控制系统的MATLAB仿真目录一、课题简介 (2)二、BUCK变换器主电路参数设计 (2)2.1设计及内容及要求 (2)2.2主电路设计 (2)1、滤波电容的设计 (3)2、滤波电感设计 (3)3、占空比计算 (3)三、BUCK变换器PID控制的参数设计 (3)3.1主电路传递函数分析 (4)四、BUCK变换器系统的仿真 (7)4.1仿真参数及过程描述 (7)4.2仿真模型图及仿真结果 (8)五、总结 (10)六、参考文献 (10)七、附录 (10)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 总是小于输出电压U D 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)：15V2、 输出电压(VO)：5V3、 输出电流(IN)：10A4、 输出电压纹波峰-峰值 Vpp ≤50mV5、 锯齿波幅值Um=1.5V6、开关频率(fs)：100kHz7、采样网络传函H(s)=0.38、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F *Ωμ751、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 rrC L N0.2V 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]。
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(完整)BUCK电路方案设计
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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
图1。
3 功率主电路
功率主电路图如图1.3所示，在功率管导通时电管L 上电压为（Vd-Vo ），当功率管关断时时电管L 上电压为（—Vo ）,由于一个周期之内电感两端电压的积分为0，从而得到：
D T t V V s
on o ==d 从而通过控制占空比D 就可以控制使Vd 从9V 到12V 变化时输出电压Vo 保持在5V[1]。
输入电压Vd=9至12V ，输出电压Vo=5V ，电压纹波△Vo/Vo 〈1%，输出功率P=10W,开关频率s f =40kHz
参数设定：
H C F L V V L D T C H L H D I V T L V V D ms ms f T I V R A A V P I H L D o o D B
o d
o s B o o B μμμμμ2207610*55.48)1(60__23.18)1(2556.0417.0025.040
115.22
525
10609
417.0s 417.0o s s o o 2为选取为选取ΩΩ=-==≈≈∆-=≈-=→===========
开关管选择TRF540_MOSFET ，在其栅源级之间加上一定电压MOSFET 导通，当所加
压小于导通电压MOSFET关断；二极管选择MUR1560快恢复整流二极管(NFE516U1560)，2.5Ω电阻负载由滑动变阻器提供。
2、 PWM发生电路
图1。
4 PWM波发生电路
PWM波发生电路见图1.4。
PWM的产生主要靠PWM控制芯片SG3525，SG3525是电流控制型PWM控制器，所谓电流控制型脉宽调制器是按照接反馈电流来调节脉宽的.在脉宽比较器的输入端直接用流过输出电感线圈的信号与误差放大器输出信号进行比较，从而调节占空比使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化［2］。
2。
1pwm调制波与载波的比较
将从负载段输出的电压分压经过隔离反馈到1脚，与从16脚5。
1V通过电阻分压到2脚的标准电压进行比较，结果在芯片内部与载波形成pwm控制波。
2.2开关管频率设定
在SG3525中的振荡器有CT （引脚5)和RT （引脚6）两个引脚和一个放电端(引脚7）。
RT 的阻值决定了内部恒流源对CT 充电电流的大小,而CT 的放电则由引脚5和引脚7之间的外接电阻决定.将充电回路和放电回路分开，有利于通过引脚5和引脚7之间的外接电阻来调节死区时间。
这样SG3525的振荡频率
在SG3525中的振荡器除了CT 和RT 两个引脚外，又增加了一个同步端（引脚3）和一个放电端（引脚7）.RT 的阻值决定了内部恒流源对CT 充电电流的大小,而CT 的放电则由引脚5和引脚7之间的外接电阻决定.将充电回路和放电回路分开，有利于通过引脚5和引脚7之间的外接电阻来调节死区时间。
这样SG3525的振荡频率由下式进行计算：
FOSC=1/［(0.7＊RT+RD ）*CT]
取
kHz C R R f R k R nF C T D T D T T 407.0(1
200;3.3;10)==Ω
=Ω==+则：
同步端（引脚3）主要用于多只SG3525之间的外部同步,同步脉冲的频率应比震荡频率FOSC 略低一些，在本次设计中引脚3悬空.
2。
3PID 控制环
由SG3525的引脚9和引脚1进行PID 调节如图1。
5所示，负载反馈到引脚1接20Ω电阻，引脚1和引脚9之间接20Ω电阻（实验中用5K Ω滑动变阻器）和0。
101μF 电容形成比例微分环节，使该闭环系统调节更稳定而快速。
图1。
5 PID反馈控制
2.4软启动环节
SG3525的软启动接入端（引脚8）上通常接一个1μF的软启动电容。
上电过程中,由于电容两端的电压不能突变，因此与软启动电容接入端相连的PWM比较器反向输入端处于低电平，PWM比较器输出高电平.此时，PWM琐存器的输出也为高电平，该高电平通过两个或非门加到输出晶体管上，使之无法导通。
只有软启动电容充电至其上的电压使引脚8处于高电平时，SG3525才开始工作［3］。
2。
5 PWM波输出
SG3525的引脚11和引脚14时两路PWM波互补输出端，两者仅最大能输出占空比为0。
5的PWM波，所以将两者通过二极管并联输出，以得到满足要求的PWM波。
3、MOSFET驱动电路
MOSFET驱动电路图如图1。
6。
图1.6 MOSFET 驱动电路
采用两个晶体管连接成的推挽输出。
左边接SG3525引脚11和引脚14的并联输出，右边输出接主电路MOSFET的控制端。
R3选100Ω限流电阻，通过10kΩ电阻接地，起接地参考作用否则，推挽输出一直为高。
两个晶体管NPN的集电极通过1kΩ电阻接电源，PNP的集电极通过1kΩ电阻接地,两者发射极并接通过一个100Ω电阻输出，作用是保护MOSFET。
推挽电路将PWM的低电压拉低以确保MOSFET的可靠关断。
4、隔离电路
隔离电路图如图1.7所示,采用PC817芯片进行隔离。
在负载端并接上两个串联的20kΩ电阻进行分压，PC817原边引脚1接在两个20kΩ电阻中间，引脚2通过20kΩ电阻接地（与主电路共地）起到限流的作用。
其副边的引脚4接到SG3525的引脚16获得5.1V稳压供电，引脚3通过两个3.3kΩ电阻接地（控制电路SG3525的地），从两个3.3kΩ电阻之间引线到SG3525的引脚1从而实现系统的闭环反馈调节和主电路与控制电路的“地”隔离。
图1。
7 隔离电路
5、保护电路
主要实现过压保护，利用SG3525的外部关断信号输入端引脚10（Shutdown该端接高电平时控制器输出被禁止.该端可与保护电路相连，以实现故障保护）控制过压保护.利用D触发器进行过压保护信号的锁存，与电源断电后的复位.利用比较器将所采信号和预设信号比较产生过压信号.保护电路图如图1。
8所示.
(完整)BUCK电路方案设计
图1.8 保护电路
比较器利用芯片LM358放大器，引脚8接SG3525的16引脚5。
1V稳压输出，引脚4接地（控制电路的地），(仿真中利用比较器实现该功能）。
将隔离电路相控制电路引脚1的输出信号接到引脚5，引脚2通过一个1kΩ一个3.3kΩ电阻分压出3.91V 输入,引脚7输出到D触发器（仿真图中利用简单的D触发器实现该功能）的引脚3上.D触发器74HC74N供电利用SG3525引脚16的5.1V稳压输出，引脚2引脚4接5.1V，引脚1通过1kΩ电阻接5。
1V电源通过25μF电容接地（与控制电路共地)，其作用是当电源断电时将引脚1放电使D触发器复位，过压信号清除.从引脚5输出到SG3525的引脚10进行pwm禁止控制，同时通过3.3kΩ（或1kΩ)电阻连接发光二极管接地（仿真图中用接地发光器代替）。
当隔离芯片向控制电路反馈信号大于3.91V时，比较器输出高电平，从而D触发器维持高电平输出，首先使得SG3525引脚10为高电平芯片关断主电路关断，其次D触发器输出的高电平使得发光二极管点亮进行过压报警，在关掉电源后，由于D触发器放电复位,发光二极管熄灭，SG3525芯片重新使能。
9。