描述

BUCK 電路是一種降壓斬波器，降壓變換器輸出電壓平均值UO 總是小于輸入電壓Ui。通常電感中的電流是否連續，取決于開關頻率、濾波電感L 和電容C 的數值。

簡單的BUCK 電路輸出的電壓不穩定，會受到負載和外部的干擾，當加入PID控制器，實現閉環控制。可通過采樣環節得到PWM 調制波，再與基準電壓進行比較，通過PID控制器得到反饋信號，與三角波進行比較，得到調制后的開關波形，將其作為開關信號，從而實現BUCK 電路閉環PID 控制系統。

主電路設計

該電路設計能實現的功能為以下幾點：

輸入直流電壓(VIN)：15V

輸出電壓(VO) ：5V

輸出電流(IN)：10A

輸出電壓紋波峰-峰值

Vpp《 50mV

鋸齒波幅值Um=1.5V

采樣網絡傳函H(s)=0.3

BUCK主電路二極管的通態壓降VD 0.5V，

電感中的電阻壓降VL=0.1V，開關管導通壓降VON=0.5V，濾波電容C 與電解電容的乘積為75μΩ*F。

buck變換器PID控制的參數設計

PID 控制是根據偏差的比例P)、積分I)、微分D)進行控制，是控制系統中應用最為廣泛的- 一種控制規律。通過調整比例、積分和微分三項參數，使得大多數工業控制系統獲得良好的閉環控制性能。

主電路傳遞函數分析

主電路

補償器伯德圖

超前滯后校正器的伯德圖

加入補償器后

加入補償器后系統的伯德圖

BUCk變換器系統仿真模型圖及仿真結果

主電路仿真圖

仿真波形

加PID控制的仿真電路

仿真波形

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總結

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