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(VIN)：15V，输出电压(VO)：5V，输出电流(IN)：6A，输出电压纹波(Vrr)：50mV，基准电压(Vref)：1.5V，开关频率(fs)：100kHz。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0.1*0.160.6oIIA2*20.61.2IIA估算滤波电感值3105520.83101.210010INOOINsVVVLHVIf滤波电容的内阻501.20.042PPRcVI电解电容111(5080)(5080)(11901905)0.042CFFFR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/fz=fp/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,fz=1/(2*pi*R1*C1)fp0=1/(2*pi*R0*C0)fp=1/(2*pi*R2*C2)R1=R2=800O欧姆C1=C2=10nF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s=j，于是经过代数处理同时因为一般C2<<C1，则经计算G=(106+8S)/16S(106+8S)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fp0=(2R0C0)-1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fz=(2R2C1)-1电路有一个零点。在fz由斜线转成水平。再由式（16）电路在fp=(2R2C2)-1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，Vea0,Ton=0，在Vy的宽度为零，Vy的平均值就是Vav（Vsp-1）(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，ton=0.5T，Vo0.5（Vsp-1）/T。则调制器的直流增益为Vav与Vea的比值