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外文翻译基于Buck变换器的综合实验设计.doc

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外文翻译基于Buck变换器的综合实验设计.doc

基于Buck变换器的综合实验设计Buck变换器最常用的变换器,工程上常用的拓扑如正激、半桥、全桥、推挽等也属于Buck族,现以Buck变换器为例,来阐述虚拟综合性实验的操作方法。设输入直流电压VIN15V,输出电压VO5V,输出电流IN6A,输出电压纹波Vrr50mV,基准电压Vref1.5V,开关频率fs100kHz。Buck变换器主电路如图1所示,其中RC为电容的等效电阻。图1Buck变换器主电路图1.1滤波电感和电容参数设计滤波电感电流脉动0.10.160.6oIIA220.61.2IIA估算滤波电感值3105520.83101.210010INOOINsVVVLHVIf滤波电容的内阻501.20.042PPRcVI电解电容11150805080119019050.042CFFFR第一步首先建立交越频率fc0,在此频率总增益为0dB。然后选择误差放大器的增益,迫使总开环增益在fc0为0dB。下一步设计误差放大器的增益斜率,以使得总开环增益在fc0以斜率-1交越(图6.4)。最后,调整幅频特性达到希望的相位裕度。采样理论指出,为了闭环的稳定,fc0必须小于开关频率的一半。但必须远远小于开关频率,否则有较大幅值的开关频率纹波。因此,一般经验将fc0定为开关频率的1/41/5。样选取fc0/fzfp/fc0。fz与fp之间分开越大,在fc0有较大的相位裕度。希望较大的相位裕度,但如果fz选择得太低,在100Hz低频增益比选择较高频增益低(图6.8),这样对100Hz信号衰减很差。选取电路参数,fz1/2piR1C1fp01/2piR0C0fp1/2piR2C2R1R2800O欧姆C1C210nF上面已经指出如果误差放大器具有单极点、单零点和一个原极点,它的幅频特性如图6.11所示。现在证明一个误差放大器的传递函数如何推导,以及图6.7b电路确实具有一个单极点、一个单零点和一个原极点。图6.7b电路的增益为引入复变量sjω,于是经过代数处理同时因为一般C2C1,则经计算G1068S/16S1068S具有式(16)传递函数的图6.7b误差放大器在Venable经典著作中一般称为2型放大器。当输出滤波电容具有ESR时,使得fc0落在斜率-1的增益G1的曲线(图6.6)上,应用2型误差放大器。研究电路图6.7b的传递函数可直接画出它的幅频特性(图6.11)。式(16)指出这个电路(图6.7b)在fp02πR0C01具有一个原极点。在此频率以-1斜率向低频方向画一直线。由式(16)在频率fz2πR2C11电路有一个零点。在fz由斜线转成水平。再由式(16)电路在fp2πR2C21有一个极点,在此频率fp再由水平转向斜率-1。PWM增益图6.1中由误差放大器输出到电感输入电压Vy的平均值Vav的增益是PWM增益,并定义为Gm。这样增益定义可能产生迷惑,直流电压Vea随误差放大器的B点的输入成比例变化,而Vy是可调宽的恒定幅值脉冲。这个增益的意义和幅值说明如下。图6.1中PWM输出是直流电平Vea与03V实际上是0.53V三角波Vt比较产生的。在所有PWM芯片中,产生两个相差180°的可调宽度脉冲。在形成PWM以后,经分频并送到两个分离的输出端。在正激变换器中,仅用两个输出的一个。在图6.1b中,Vea=0,Ton0,在Vy的宽度为零,Vy的平均值就是Vav=(Vsp1)ton/T,其中Vsp是变压器次级电压,1为整流二极管压降,Vav也为零。如果Vea移动到3V,在三角波的峰值,ton0.5T,Vo=0.5(Vsp1)/T。则调制器的直流增益为Vav与Vea的比值

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