精品值得阅读 相信相信的力量 uck电路的设计与仿真 1、Buck电路设计： 设计一降压变换器，输入电压为 20V，输出电压5V，要求纹波电压为输出 电压的0.5%，负载电阻10欧姆，求工作频率分别为10kHz和50kHz时所需的 电感、电容。比较说明不同开关频率下，无源器件的选择。 解：(1)工作频率为10kHz时， A.主开关管可使用MOSFET,开关频率为10kHz; B输入20V，输出5V，可确定占空比 Dc=25% ; C.根据如下公式选择电感
这个值是电感电流连续与否的临界值，L>Lc则电感电流连续，实际电感值 可选为1.1~1.2倍的临界电感，可选择为4 10»H ； D.根据纹波的要求和如下公式计算电容值 C=^^Ts2 J =4.17 10 牛
8L^U。 8 沃 4.5 沃 10 X0.0055 1 0000
(2)工作频率为50kHz时， A.主开关管可使用MOSFET,开关频率为50kHz; B输入20V，输出5V，可确定占空比 Dc=25% ; C.根据如下公式选择电感 . (1—DJRT (1 —0.25)汇10,. 1
Lc
(1 _DJRT
2 s (1-0.25)1°
亠
2 10000 = 3.75 10* H
5 (1-0.25)
0.75 10, H 50000
这个值是电感电流连续与否的临界值, L>Lc则电感电流连续，实际电感值 精品值得阅读 相信相信的力量 Lc Ts
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相信相信的力量 可选为1.2倍的临界电感，可选择为0.9 10" H ； D.根据纹波的要求和如下公式计算电容值
分析：在其他条件不变的情况下，若开关频率提高 n倍，则电感值减小为 1/n，电容值也减小到1/n。从上面推导中也得出这个结论 2、Buck电路仿真:
利用sim power systems中的模块建立所设计降压变换器的仿真电路。输 入电压为20V的直流电压源，开关管选 MOSFET模块（参数默认），用Pulse
Gen erator模块产生脉冲驱动开关管 建模:
分别做两种开关频率下的仿真 工作频率为10kHz时
Uo(1-Dc) 8L Uo
Ts2 5 (1-0.25) 1 8 0.9 10J 0.005 5 500002 = 0.833 10*F
matlab20120510 « 精品值得阅读
相信相信的力量 (1) 使用理论计算的占空比，记录直流电压波形，计算稳态直流电压值，计算稳 态直流纹波电压，并与理论公式比较，验证设计指标。 直流电压波形：(稳态直流电压值=4.595V)
直流纹波电压波形: 观察直流电压瞬时值: 输出的稳态直流电压最大值为 4.607V，最小值为 4.585V，所以得到 Uo : 0.012V 精品值得阅读 相信相信的力量 0.012 俺 0.0026 c 0.005 4.595
符合设计要求
(2) 画出电感电流波形，计算电流波动值并与理论公式对比。 电流波形: 输出的电感电流最大值为0.96A，最小值为0A，所以得到：iL ： 0.96A 理论计算如下所示：
.Uo Uo
纹波 0
T 3 2.5 2
0.5 0 -0.5 1 1.5 2 5
Tine offtet:
T 0 9 0.0
0.6 0.5
0.3 0.2
0 0.0191 0.0152 0.0193 0.0194 0.01% 0.0197 Tine offset 0.01S5
3 精品值得阅读 相信相信的力量 .沉=虫（1—DC）TS
5
4（1一0.25） - 0.9375A
L 4"0 10000
仿真结果与理论值基本相同。
（3）修改占空比，观察直流电压值的变化 占空比改为50% 直流电压波形：（幅值为9.551V） 精品值得阅读
相信相信的力量 Uo ： 0.0115V。 直流电压在趋于稳定前，波动增多。同时，在稳定时的纹波减小了 ⑷将电感改为临界电感值的一半，运行仿真模型：记录电感电流波形，观察不 连续电流的波形；记录直流电压波形，计算稳态直流电压值，与理论公式对比, 并与同一占空比下电流连续时的直流电压值进行比较；计算稳态直流纹波电压,
并与理论公式比较（需根据电流波形计算 D2的大小）
Uo Uo 0.0115 9.551 0.0012 < 0.005
输出的稳态直流电压最大值为 9.5657V，最小值为 9.5502V，所以得到
电感电流波形: 精品值得阅读
相信相信的力量 电流断续波形:
电流连续波形: 电压波形：（稳态电压值=6.264V ） 精品值得阅读
相信相信的力量 口 回: 骨自 ASS O & -Eg
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Tine oflset: 0 输出的稳态直流电压最大值为 6.288V，最小值为 6.231V，所以得到 .Uo ： 0.057V。
纹波增大。大于设计要求 D2计算： 电流连续：= D1
V in
所以： D2=Vin-VoutD1=20-6.264 *4.595 =0504，电感变为原来一半。占 Vout 6.264 20
空比变为原来的两倍
工作频率为50kHz时 1）使用理论计算的占空比，记录直流电压波形，计算稳态直流电压值，计算稳 态直流纹波电压，并与理论公式比较，验证设计指标 直流电压波形：（稳态直流电压值=4.605V）
0.02 0.04 0.06 o.oa 0.1 012 0.14 0.1 E o.ie 0.2 ■ Uo
Uo
0.057
6.264 0.0091 0.005
电流断续: Vout _ D!
V in D 1 D 2