题目：Buck电路地设计与仿真

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1、实用标准文案题目：Buck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>则电感电流连续，实际电感值可选为1.2倍的临界电感，可选择为；D.根据纹波的要求和如下公式计算

2、电容值=（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1.2倍的临界电感，可选择为；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simpowersystems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，

3、开关管选MOSFET模块(参数默认)，用PulseGenerator模块产生脉冲驱动开关管。分别做两种开关频率下的仿真。（一）开关频率为10Hz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。由第一步理论计算得占空比Dc=25%；实验仿真模型如下所示（稳态直流电压值为4.299V）：精彩文档实用标准文案直流电压整体波形如下所示：细微波形如下所示：计算稳态直流纹波电压：利用Matlab菜单栏的“Desktop”中选中“Worksapce”，并将命名为buck的数据组打开，并在“Va

4、riableEditor–buck.signals(1,4).values”下，观察直流电压瞬时值：通过这些数值可以看出，输出的稳态直流电压最大值为4.308628V，最小值为4.286866V，所以得到。仿真结果与理论值基本相同。(2)画出电感电流波形，计算电流波动值并与理论公式对比。电感电流波形如下所示：计算电流波动值：精彩文档实用标准文案利用Matlab菜单栏的“Desktop”中选中“Worksapce”，并将命名为buck的数据组打开，并在“VariableEditor–buck.signals(1,3).values”下，观察电感电流瞬时值：

5、通过这些数值可以看出，输出的电感电流最大值为0.8390A，最小值为0.0076A，所以得到。理论计算如下所示：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。A．占空比Dc=20%时，直流电压的波形值如下所示，大小为3.418V；B．占空比Dc=50%时，直流电压的波形值如下所示，大小为9.589V；C．占空比Dc=70%时，直流电压的波形值如下所示，大小为13.95V；分析：；；.随着占空比的增加，由公式，可知输出电压值逐渐增加。(4)将电感改为临界电感值的一半，运行仿真模型(只仿真开关频率10k时的情况，使用理论计算的占空比)：记

6、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）。电感电流波形如下所示（电流出现断续）：精彩文档实用标准文案从上图中可以读到，，，，得到，；直流电压波形如下所示（稳态直流电压值为6.462V）：从上图中可以读到，；在同一占空比下连续电流时，直流电压值为4.298V；由连续电流和断续电流下的电压值相比较，可以看到连续电流下的直流电压值较小，断续时的直流电压值较大。理论公式如下：其中，，；可见实验测

7、量值与理论计算值基本相近。理论计算稳态直流纹波电压：可见与仿真中得到的0.065V相近。（二）开关频率为50Hz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。由第一步理论计算得占空比Dc=25%；实验记录稳态直流电压值为4.396V；直流电压波形如下所示：精彩文档实用标准文案计算稳态直流纹波电压：利用Matlab菜单栏的“Desktop”中选中“Worksapce”，并将命名为buck的数据组打开，并在“VariableEditor–buck.signals(1,4).valu

8、es”下，观察直流电压瞬时值：通过这些数值可以看出，输出的稳态直流电压最大值为4