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现代电源技术
基于 BUCK 电路的电源设计
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目录
摘要.....................................................................................................................................................4
一、设计意义及目的.........................................................................................................................5
二、Buck 电路基本原理和设计指标...............................................................................................5
2.1 Buck 电路基本原理..............................................................................................................5
2.2 Buck 电路设计指标..............................................................................................................7
三、参数计算及交流小信号等效模型建立.....................................................................................7
3.1 电路参数计算.......................................................................................................................7
3.2 交流小信号等效模型建立.................................................................................................11
四、控制器设计...............................................................................................................................13
五、Matlab 电路仿真.......................................................................................................................20
5.1 开环系统仿真.....................................................................................................................20
5.2 闭环系统仿真.....................................................................................................................21
六、设计总结...................................................................................................................................25

摘要
Buck 电路是 DC-DC 电路中一种重要的基本电路,具有体积小、效率
高的优点。本次设计采用 Buck 电路作为主电路进行开关电源设计,根据伏秒
平衡、安秒平衡、小扰动近似等原理,通过交流小信号模型的建立和控制器的
设计,成功地设计了 Buck 电路开关电源,通过 MATLAB/Simulink 进行仿真
达到了预设的参数要求,并有效地缩短了调节时间和纹波。通过此次设计,对
所学课程的有效复习与巩固,并初步掌握了开关电源的设计方法,为以后的学
习奠定基础。
关键词:开关电源设计 Buck 电路

一、设计意义及目的
通常所用电力分为直流和交流两种,从这些电源得到的电力往往不能直接
满足要求,因此需要进行电力变换。常用的电力变换分为四大类,即:交流变
直流(AC-DC),直流变交流(DC-AC),直流变直流(DC-DC),交流变交
流(AC-AC)。其中 DC-DC 电路的功能是将直流电变为另一固定电压或可调
电压的直流电,包过直接直流变流电路和间接直流变流电路。直接直流变流电
路又称斩波电路,它的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电,
主要包括六种基本斩波电路:Buck 电路,Boost 电路,Buck-Boost 电路,
Cuk 电路,Sepic 电路,Zeta 电路。其中最基本的一种电路就是 Buck 电路。
因此,本文选用 Buck 电路作为主电路进行电源设计,以达到熟悉开关电源
基本原理,熟悉伏秒平衡、安秒平衡、小扰动近似等原理,熟练的运用开关电
源直流变压器等效模型,熟悉开关电源的交流小信号模型及控制器设计原理的
目的。这些知识均是《线代电源设计》课程中所学核心知识点,通过本次设计,
将有效巩固课堂所学知识,并加深理解。
二、Buck 电路基本原理和设计指标
2.1 Buck 电路基本原理
Buck 变换器也称降压式变换器,是一种输出电压小于输入电压的单管不隔
离直流变换器,主要用于电力电路的供电电源,也可拖动直流电动机或带蓄电
池负载等。其基本结构如图 1 所示:
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