multisim控制方式a开关电源仿真研究.docVIP

CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY 报 告 说 明 书 基于PD控制方式的1A开关电源 Multisim仿真研究 二级学院： 电子信息与电气工程学院 专业： 电气工程及其自动化 班级： 班级： 10电二 学号： 姓名： 黄石 职称： 学号： 职称： 2013年 10 月 目录 一 绪论 2 二 实验目的 2 三 实验要求 2 四 主电路功率的设计 2 （1）buck 电路 2 （2）用Multisim软件参数扫描法计算 3 (3) 交流小信号模型中电路参数的计算 4 （4）采用小信号模型分析 5 五 补偿网络的设计 6 六 总电路图的设计 7 （1）总电路图的设计图 9 （2）总电路的仿真图 9 七 心得体会 11 八 参考文献 12 一 绪论 Buck变换器最常用的变换器工程上常用的拓扑正激半桥全桥推挽等uck族Buck变换器为例，依据不同负载电流的要求，设计主功率电路，并采用单电压环、电流-电压双环设计控制环路 二 实验目的 (1)了解Buck变换器VIN)：15V； 输出电压(VO)：5V； 输出电流(IN)：1A； 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4-1-1： buck 电路 图4-1-1 =250mΩ（出于实际考虑选择250mΩ） c*Rc的乘积趋于常数50~80uF，我使用62.5μΩ*F，由式(1)可得RC=250mohm，C=250μF（出于实际考虑取250μF） 开关管闭合与导通状态的基尔霍夫电压方程分别如下式所示： 设二极管的通态压降VD=0.5V，电感中的电阻压降VL=0.1V，开关管导通压降VON=0.5V。 经计算得 L=87.66uH。（注：在实际电路中，取L=88μH） （2）用Multisim软件参数扫描法计算： 当L=70uH时，输出电压纹波4-2-1 当L=80uH时，输出电压纹波如图4-2-2 如图4-2-2 当L=87.66uH时，输出电压和电流和输出电压纹波如图4-2-1 图4-2-1 当L=90uH时，输出电压和电流和输出电压纹波如图4-2-3 图4-2-3 (3)交流小信号模型中电路参数的计算如下： 占空比： 直流增益： ， 双重极点频率： 品质因数： ， 在具有双重极点的传递函数中，频率特性在极点频率附近变化非常剧烈，其中相频特性变化非常剧烈段的起始频率fa和终止频率fb，由下可以确定： （4）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Vm＝1.5V，RX＝3，Ry＝1.3，由此可得采样网络传递函数=0.3，原始回路直流增益＝3。 双重极点频率: =1.076kHz 用matlab画出的G0（s）的伯德图： 程序： num=[0.000225 3]; den=[0.000000053 0.000034994 1]; [mag1,phase1,w1]=bode(num,den); margin(mag,phase,w) 如图所得，该系统相位裕度 40.3度，穿越频率为1.49e+003Hz,所以该传递函数稳定性和快速性均不好。需要加入补偿网络使其增大穿越频率和相位裕度。 使其快速性和稳定性增加。 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5所示 PD补偿网络其传递函数为： ， （5） , ,（6） 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 fc=fs/5=20 KHz 设相位裕度。PD补偿网络的零、极点频率计算公式为： （7） 由式（6）可得： (8) PD补偿网络直流增益为： （9） 由式（7）、（8），可得PD补偿网络的传递函数GC(s)为： （10） 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， 整个系统的传递函