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基于PI控制方式的5A开关电源PSIM仿真研究

学院：电气与光电工程学院

专业：电气工程及其自动化

班级：

一、绪论

随着电子技术的不断开展对电源的要求也不断的提高，开环的电源应该说早就不能满足要

求，无论是在输出参数的精度还是抗干扰能力方面都比不上闭环控制系统。为了使某个控制对

象的输出电压保持恒定，需要引入一个负反应。粗略的讲，只要使用一个高增益的反相放大器，

就可以到达使控制对象输出电压稳定的目的。但就一个实际系统而言，对于负载的突变、输入

..可修编.

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电压的突升或突降、高频干扰等不同情况，需要系统能够稳、准、快地做出适宜的调节，这样

就使问题变得复杂了。要同时解决稳、准、快、抑制干扰等方面互相矛盾的稳态和动态要求，

这就需要一定的技巧，设计出合理的控制器，用控制器来改造控制对象的特性。

常用的控制器有比例积分〔PI〕、比例微分〔PD〕、比例-积分-微分〔PID〕等三种类型。

本文将通过PSIM用实例来研究PI控制器的调节作用。

二、BUCK总电路设计

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，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。

2.1技术指标

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。

2.2主电路参数计算

Buck变换器主电路如图〔1〕所示，其中Rc为电容的等效电阻。

图〔1〕

..可修编.

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(1)滤波电容参数计算

输出纹波电压只与电容C的大小有关及Rc有关：

VV

Rrrrr〔1〕

Ci0.2I

LN

将V50mv，I5A带入得R0.05，电解电容生产厂商很少给出ESR，而且ESR随着电

rrNc



容的容量和耐压变化很大，但是C与Rc的乘积趋于常数，约为50~80*F。本例中取为



75*F那么：C=1500μF。

(2)滤波电感参数计算

当开关管导通与截止时变换器的基尔霍夫电压方程分别如式〔2〕、〔3〕所示：

i

VVVVLL〔2〕

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