论文总字数：21491字

摘 要

开关电源具有效率高、高集成度、易便携等有点，并且运用广泛，可以应用于一些低压消防照明设备、汽车内部设备以及计算机通讯设备。但在这些复杂而多变的环境下，系统能够通过自身的控制和调节来抵抗外部的扰动和负载的变化，实现开关电源稳定地工作。因此需要一种稳定的拓扑结构来实现稳定的电压输出。从上述的要求出发，本文研究的是压控型Buck变换器闭环控制的稳定输出性能。本文的研究成果和主要步骤如下：

详细阐述了Buck电路的工作原理，包括Buck变换器的工作模式：电流连续工作模式（CCM）；电流断续工作模式（DCM）。运用小信号分析法，推导出Buck变换器的传递函数，包括输出电压与输入电压之比、输出电压与控制量之比。对Buck电路进行参数设计，运用芯片控制实现较为复杂的闭环反馈控制，减少开关电源的体积。运用Matlab软件，对未加补偿环节的Buck电路进行Bode图的分析，分析其稳定性和响应速度。对补偿环节进行参数设计，完善系统的稳定性和快速性，从而满足一般工程设计的要求。对设计的Buck电路进行Saber仿真，证明满足系统所设计的要求。

关键字：Buck变换器 小信号分析 反馈控制 仿真

The design and simulation of type voltage controlled Buck converter

Abstract

Switching power supply with high efficiency, high integration, easy portable etc, and widely used, can be applied to some low pressure fire fighting equipment and lighting equipment, car interior computer communications equipment.But in these complex and changeful environment, the system can through own control and adjustment to resist the external disturbance and the change of the load, achieve steady switch power supply work.So you need a stable topology structure to realize the stable voltage output.Starting from the requirements of the above, this paper studies the type voltage controlled Buck converter the stability of the closed-loop control output performance.In this paper, the research results and the main steps are as follows:

This paper describes the working principle of Buck circuit in detail, including the operation mode of the Buck converter, continuous working current mode (CCM);Current discontinuous conduction mode (DCM).Using the small signal analysis method, deduce the transfer function of the Buck converter, including the ratio of the output voltage and input voltage, output voltage and the ratio of the amount control.The Buck circuit parameter design, use of chip control to realize more complex closed-loop feedback control, reduce the volume of switch power supply.Using the Matlab software, Buck circuit of without compensation link Bode diagram analysis, analysis of its stability and response speed.Parameter design of compensation link, improve the system stability and rapidity, so as to meet the requirements of the general engineering design.For the design of Buck circuit Saber simulation, proved to meet the requirements of the system.

Keywords: the Buck converter; small signal; feedback control; simulation

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1课题研究现状及意义 1

1.1.1课题现状及意义 1

1.2发展方向和研究热点 2

1.2.1发展方向 2

1.2.2研究热点 3

1.3研究现状及研究方法 3

1.3.1研究现状 3

1.3.2开关电源的研究方法 4

1.4 论文研究内容和主要安排 5

第二章 Buck变换器的基本原理 6

2.1 Buck电路的工作原理 6

2.1.1电流连续工作模式 6

2.1.2电流断续模式下的分析 7

2.1.3电流临界工作模式下的分析 9

2.2 Buck DC/DC 变换器电路调制模式 9

2.2.1 PWM调制模式 9

2.3 Buck变换器电路的控制模式 10

2.3.1电压反馈控制 10

第三章 压控型Buck电路的稳定控制 12

3.1压控型Buck电路的系统组成和原理 12

3.2 Buck变换器的小信号建模分析 14

3.2.1理想Buck变换器的等效电路 14

3.2.2 Buck变换器的小信号分析 15

3.2.3压控型Buck变换器小信号模型的传递函数 18

3.3压控型Buck变换器闭环控制系统的稳定判据 19

3.3.1关于通过相位幅值和裕度裕度的稳定判据 19

第四章 压控型Buck变换器的参数设计 20

4.1主电路参数的设计 20

4.2控制方法的设计 22

4.2.1调制模式的设计 22

4.2.2 PWM的芯片选择和外文电路的参数设计 22

4.3压控型BUCK DC-DC变换器的补偿网络和开环传递函数的分析 25

4.3.1压控型Buck变换器的开环传递函数 25

4.3.2压控型Buck DC/DC变换器闭环补偿网络的设计 27

第五章 压控型Buck DC/DC变换器的仿真与分析 31

5.1压控型变换器的仿真 31

5.2补偿后系统传递函数的分析 32

5.3本章小结 33

参考文献 34

致 谢 37

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