基于pi控制方式的10a开关电源 psim仿真研究毕业设计（论文）word格式

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1、12345总分题目：基于PI控制方式的10A开关电源Psim仿真研究班级：姓名：学号：时间：2009年12月20日现代仪器电源课程综合论文一绪论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二实验目的：(1)了解Buck变换器基本结构及工作原理；(2)掌握电路器件选择和参数的计算；(3)学会使用pism仿真软件对所设计的开环降压电路进行仿真。(4)学会使

2、用pism仿真软件对控制环节的仿真技术。(5)学会分析系统的静态稳压精度和动态响应速度三实验要求：输入直流电压(VIN)：15V；输出电压(VO)：5V；输出电流(IN)：10A；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=25mohmc*Rc的乘积趋于常数50~80uF，我使用75μΩ*F，由式(1)可得RC=25mohm，C=3000μF。开关管闭合与导通状态的基尔霍夫

3、电压方程分别如下式所示：Ton+Toff=1/fs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=17.54667uH。（2）用psim软件参数扫描法计算：当L=10uH时，输出电压和电流和输出电压纹波4-2-1如图4-2-1当L=17.54667uH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=30uH时，输出电压和电流和输出电压纹波如图4-2-3图4-2-3我用psim的作参数扫描，显然有图可得，当L=20uH时，输出

4、电流I=10A，输出电压为U=5v。输出电压纹波为Vpp=50mv。所以我选择L=17.54667uH。所以理论分析和计算机仿真结果是一致的。(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

5、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:=0.695kHz用matlab画出的G0（s）的伯德图：程序：num=[0.3];den=[0.0.1];[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。六补偿网络的设计为了提高穿越频率，设加入补偿穿越频率，设

6、加入补偿网络后开环传递函数的穿越频率是开关频率的二十分之一，即=/20=100/5取15KHZ。所以使用pi调节。PI环节是将偏差的比例（P）、积分(I)环节经过线性组合构成控制量。称为PI调节器。这种调节器由于引入了积分环节（I）所以在调节过程中，当输入和负载变化迅速时，此环节基本没有作用，但由于积分环节的引入在经过足够长的时间可以将系统调节到无差状态。如图:有图可以得到：传递函数为因为RX＝3，Ry＝1.3与R1 直接相连可能会导致的R1失效，所以要接一个电压跟随器。又因为要R1上的功率最好应该小

7、于3w。I=Vo/Rx+RyUr1=I*R1Ur1*Ur1/R1<=3w解之得：R1>=2.5ohm我取：R1=3ohm因为是pi调节器，所以我选择R2比较大，增益增大。R2我选择39ohm。C=e-6f。Gc（s）=1+3.9e-5s/3.00e-6s用matlab求的bode图：num=[3.9e-51];den=[3.00e-6,0];g=tf(num,den);margin(g)G(s)=G0(s)*Gc(s)=(3+225e-6s)(1+3.9-5s)/(5.53e-8S*S=34.994*

8、s+1)(3e-6s)（2）总电路的波特图用matlab求的bode图:num=[0.3];den=[0.0.1];f=tf(num,den);num1=[3.9e-51];den1=[3e-60];g=tf(num1,den1);num2=conv(num,num1);den2=conv(den,den1);margin(num2,den2)相位裕度为55.7度，穿越频率为9.79e+003Hz比起G0（S）穿越频率增加，提高了相位裕度，改善了系统的瞬