BUCK變換器的環(huán)路建模與研究.pdf

1、從上個世紀五十年代后期起，電力電子技術發(fā)展十分迅速，尤其是在開關電源(Switch Mode Power Supplies，SMPS)方面。開關電源具有轉(zhuǎn)換效率高、體積較小、攜帶方便等優(yōu)點而廣泛應用于LED照明、移動電源、功率電子器件以及航空航天等諸多領域。但是開關電源對于輸入電壓擾動、輸出負載突變等擾動容易引起系統(tǒng)輸出電壓超調(diào)量大和穩(wěn)定性等問題，這一直是諸多電源工程師和電力電子相關研究人員關注的難題。
　　本文針對上述問題，首先

2、介紹了開關電源的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，并以BUCK變換器為例，分析和推導BUCK變換器的工作原理;同時分析連續(xù)導通模式、非連續(xù)導通模式和臨界導通模式幾種穩(wěn)態(tài)工作模式的關系。之后研究了BUCK變換器的調(diào)制模式，主要包括遲滯控制、電壓控制和電流控制。
　　論文結(jié)合Dr.Ridley模型，詳細建立和推導了峰值電流模式控制的BUCK變換器完整的數(shù)學模型。其中建立了系統(tǒng)的大信號模型和小信號模型，并利用小信號模型得出BUCK變換器功率級和環(huán)路的傳遞

3、函數(shù)。同時選擇不同類型的誤差放大器以對系統(tǒng)進行補償，其中主要包括:普通運算放大器的Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型和跨導運算放大器的Ⅱ型和Ⅲ型補償網(wǎng)絡。并對輸出電壓到控制電壓的傳遞函數(shù)進行推導以及分析其零極點情況。
　　結(jié)果表明，當誤差放大器采用OPA型的運算放大器時，盡管Ⅲ型補償網(wǎng)絡在帶寬頻域內(nèi)比Ⅱ型補償網(wǎng)絡多引入了一個右半平面的零點，以提高系統(tǒng)的相位裕度。但當負載電阻過低時，系統(tǒng)的增益裕度不足，穿越頻率很靠近二分之一開關頻率，使得系統(tǒng)的補償效

4、果并不明顯。為此，本文設計了一種改進型的反饋補償網(wǎng)絡，在Ⅱ型補償網(wǎng)絡前增加可調(diào)電阻，以改善穿越頻率靠近二分之一開關頻率而引起相位裕度不足的問題。當誤差放大器采用OTA型的運算放大器時，Ⅱ型和Ⅲ型補償網(wǎng)絡都至少能提供零點和極點各一個，實際中，常將該零點設置在穿越頻率以內(nèi)，從而使得輸入電壓發(fā)生擾動或者輸出負載發(fā)生變化時而引起穿越頻率的變化。
　　另外在本文最后一節(jié)設計了一種新型的變參數(shù)比例積分(Variable ParametersP