课程设计（论文）-基于PD控制方式的5A开关电源MUITISIM仿真研究.docx

基于PD控制方式的5A开关电源MUITISIM仿真研究学院：电光学院专业：电气工程及其自动化班级：一 绪论BUCK变换器又称降压变换器、串联开关开关的供应商稳压电源电源的供应商、三端开关型降压稳压器降压稳压器的供应商。Buck变换器是一种结构比较简单，应用十分广泛的DC/DC降压变换器，也越来越多地应用在许多大功率电压变换场合。因此，对其可靠性和可维护性的要求也越来越高。 二 实验目的(1)了解Buck变换器基本结构及工作原理；(2) 掌握电路器件选择和参数的计算；(3) 学会使用Multisim仿真软件对所设计的开环降压电路进行仿真;(4) 学会使用Multisim仿真软件对控制环节的仿真技术;(5)学会分析系统的静态稳压精度和动态响应速度.三 实验要求输入直流电压(VIN)：10V；输出电压(VO)：5V；输出电流(IN)：5A；输出电压纹波(Vrr)：50mV；基准电压(Vref)：1.5V；开关频率(fs)：100kHz。四 主电路功率的设计（1） buck 电路图Buck主电路1 滤波电容参数计算 输出纹波电压只与电容的大小及有关:将，代入得C与Rc的乘积趋于常数，约为。本例中取为则：滤波电感参数计算 由基尔霍夫电压方程，可知开关管S闭合与导通状态输入电压与输出电压满足以下关系：假设二极管的通态压降，电感L中的电阻压降，开关管S的导通压降。 所以经计算可得： 负载电阻用Multisim软件参数扫描法验证： 输出电压电流纹波输出电流纹波输出电压纹波采用小信号模型分析:经分析得Buck变换器原始回路增益函数GO(s)为： 假设PWM锯齿波幅值为Vm=1.5V，采样电阻,由此可得采样网络传递函数： 用matlab画出的伯德图：程序：G0(S)num=1.5*10(-4) 2;den=3.7*10(-8) 2.5*10(-5) 1;H=tf(num,den);bode(H);mag,phase,w=bode(H);gm,pm,wcg,wcp=margin(mag,phase,w);margin(H);display(pm);display(gm);五、补偿网络的设计：设计步骤步骤1 本设计采用的PD补偿网络进行设计，PD补偿网络的电路图如图所示PD补偿网络其传递函数为：,步骤2 确定补偿网络的参数。为了提高穿越频率，设加入补偿网络后开环传递函数的穿越频率fc是开关频率fs的五分之一,即: KHz设相位裕度极点频率 Hz零点频率 Hz补偿网络要求频率：补偿网络极点频率：令S=0，根据上面计算，可绘出PD补偿网络传递函数GC(s)的波特图如图6所示，Gc(s)num=95.7*2.41*10(-5) 95.7;den=2.65*10(-6) 1;H=tf(num,den);bode(H);mag,phase,w=bode(H);gm,pm,wcg,wcp=margin(mag,phase,w);margin(H);display(pm);display(gm);整个系统的传递函数为：num=2;den=0.000000037 0.000025 1;g0=tf(num,den);bode(g0);margin(g0);hold onnum=2.3e-3 95.7; den=2.65e-6,1;g=tf(num,den);margin(g);hold onnum=2;den=0.000000037 0.000025 1;f=tf(num,den);num=2.3e-3 95.7; den=2.65e-6,1;g=tf(num1,den1);num2=conv(num,num1);den2=conv(den,den1);margin(num2,den2)步骤3 补偿网络电路中的参数计算设R1=R2=30K，由上式可得：R0=0.63K，R3=1.85K，C1=1.43nF（注:在实际电路中，取：R0=0.7K，R3=2K，C1=1.5nF）由于，有20%100%的负载扰动，六 总电路图的设计 6.1满载运行（1）总电路图的设计图（2）总电路的仿真图（3）输出电压纹波由图可见，加入补偿网络后，输出电压稳定在5V左右。（4）输出电流纹波6.2突加突卸80%负载（1）总电路图的设计图总电路图设计采用Multisim软件。Multisim是Interactive Image Technologies (Electronics Workbench)公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。七 心得体会 课程结束是以大报告的形式作为结束的。通过自己学习软件的使用，和主电路参数的计算，使用软件仿真等一步一步把报告做出来。这其中遇到了很多的问题，越烦越没有头绪，只能静下心来请教别人和大家一起摸索。在这过程中，先要学习PD补偿网络，通过计算设计了PD控制小信号模型和传递函数，把具体的电路设计了出来。在整个做报告的过程中，掌握了一定的电力电子建模知识、开关变换器的建模知识；在PD控制方式下开关电源的设计；认识了解并会熟练运用Multisim，Matlab等仿真软件；对开关电源的用途、现状与发展都有了更加深刻的了解。最深刻的体会便是，从一开始看上去很难完成的任务，在你愿意跨出第一步，一部分一部分去完成它的时候，你就会发现事情并不想你想象的那么困难。八 、参考文献1 张建生主编.现代仪器电源M .北京：科学出版社2005：1-26.2 王兆安，黄俊主编.电力电子技术M .北京：机械工业出版社，2000：94-96.3 陈丽兰主编.自动控制原理M .北京：电子工业出版社，2006：73-74.4 张卫平主编.开关