压控型Buck变换器系统分析及设计

摘要

在消防应急照明电源以及其他一些低电压场合，需要电池进行供电，但由于电池电压会随着本身的不断放电而逐渐减小，因此就需要一种宽电压输入范围的DC/DC变换器拓扑，本文选择了Buck DC/DC拓扑。
　　 本文首先研究了Buck DC/DC变换器的基本原理，详细分析了Buck电路的两种工作模式:连续导电模式(CCM)和断续导电模式(DCM)，并分析了两种模式的临界条件;其次用小信号分析法对Buck主电路进行建模，得到变换器的控制-输出传递函数，然后对整个Buck变换器系统进行原理分析，详细推导了其开环传递函数，并研究其特性。用Matlab软件对Buck变换器在频域中进行稳定性分析，决定使用Bode图法来判断系统的稳定性，进而根据结果设计出补偿网络-PID补偿网络，以达到最终改善系统稳定性的目的。
　　 最后设定了Buck DC/DC变换器系统的各主要参数，设计出辅助电源电路，用Pspice对主电路进行仿真，用Saber对主电路进行仿真，仿真结果证明了系统满足稳定性要求;同时根据设计方案完成了实验电路的制作，并进行了测试，测试结果表明Buck DC/DC变换器的参数设计及补偿网络的设计满足要求，验证了方案的可行性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．1．1 选题背景

1．1．2 选题意义

1．2 国内外现状及发展趋势

1．2．1 国内外研究现状

1．2．2 发展趋势

1．3 论文的主要工作

第二章 Buck型DC／DC变换器的基本原理

2．1 Buck型DC／DC变换器的工作原理

2．1．1 连续模式下分析

2．1．2 断续模式下分析

2．1．3 BUCK变换器输入输出电压关系

2．2 Buck DC／DC变换器电路调制模式

2．2．1 PWM调制模式

2．2．2 PFM调制模式

2．3 Buck DC／DC变换器电路控制模式

2．3．1 电压反馈控制

2．3．2 电流反馈控制

2．4 小结

第三章 Buck DC／DC变换器的建模及稳定性判据

3．1 压控型Buck DC／DC变换器系统的组成及原理

3．2 压控型Buck变换器的小信号建模分析

3．2．1 非理想Buck变换器等效电路

3．2．2 Buck变换器的小信号建模分析

3．2．3 Buck变换器的小信号模型传递函数

3．3 Buck变换器闭环控制系统的稳定性判据

3．3．1 相位裕度和幅值裕度

3．3．2 基于bode图的稳定性分析

3．4 小结

第四章 压控型Buck变换器系统参数设计

4．1 设计方案

4．1．1 主电路参数选取

4．1．2 栅极驱动变压器的设计

4．2 控制方式的选择

4．2．1 调制模式选择

4．2．2 PWM控制芯片的选择及外围电路

4．3 Buck变换器开环传递函数分析及补偿网络设计

4．3．1 电压控制型Buck变换器的开环传递函数分析

4．3．2 Buck DC／DC变换器系统闭环补偿网络设计

4．3．3 补偿后的系统传递函数分析

4．4 辅助电源设计

4．4．1 SG3842简介

4．4．2 基于SG3842的单端反激式辅助电源的设计

4．4．3 单端反激式电源变压器的设计

4．5 小结

第五章 Buck DC／DC转换器模块仿真及实验验证

5．1 Buck变换器原理图仿真分析

5．2 Buck DC／DC变换器实验验证

5．2．1 实验波形

5．2．2 实验结果分析

5．3 小结

结论

参考文献

致谢

附录 攻读硕士期间发表的论文