buck电路范文精选

摘 要：电力电子电路设计时参数的选择、计算，往往比较复杂，利用Matlab 中的电力系统工具箱，不用进行编程,也无需推导电路、系统的数学模型，就可以很快得到系统的仿真结果。以Buck电路为实例，讨论了其输出电压脉动产生的原因，并利用Matlab建立了电路模型，通过对仿真结果分析将有关参数进行了修改，从而确定了最佳参数模型。可以看出Matlab作为一种新型的高性能的语言,为电力电子技术的研究与应用实现提供了理想的工具。

关键词：Matlab；降压斩波电路；电压脉动；计算机仿真

中图分类号：TM743文献标识码：A

文章编号：1004-373X(2008)24-031-03

Research of the Buck Chopper Based on Matlab

JIANG Chunling,WANG Chunling

(Taishan University,Tai′an,271021,China)

Abstract：This is a complex problem in selecting and calculating the parameter,when designing the power electronic circuit.By using the power systems toolbox in Matlab ,users can quickly find out and analyze the results from simulation,don′tneed know the mathematics model and programming.This paper discusses the reason of voltage ripple in buck chopper output,sets up the system model in Matlab,and modifies the parameter by analysing the simulation result,in the end,it confirms the optimum parameter model.Matlab is the ideal tool used for the research and application of power electronics as a new style and high-powered language.

摘 要：LM25085是一个高效率的PFET开关稳压器控制器，可以用来快速和容易地开发出小型、高效率的降压调节器。这种高电压控制器包含一个PFET的栅极驱动器和高电压偏置稳压器，工作在4.5V宽至42V的输入范围，并且占空比可以达到100%。文章主要介绍了芯片的引脚功能，过流监测，频率计算等功能，并进行参数选择和成版调试。

关键词：LM25085；宽输入范围；大占空比

引言

LM25085是一个汽车级的产品，应用温度可达（-40℃-125℃），其输入电压范围很广，并且不需要环路补偿因此具有超快的瞬态响应，其工作模式为恒定导通时间工作状态[1]，工作频率最大可达到1MHz，输出电压从1.25V开始可调，具有内部的软启动计时器；其检测输出电流的方法有两种，一是通过检测MOSFET的导通电阻或者是通过检测串联在电路中的很小电阻的导通压降来进行过流判断[2]。

本文所设计的电路输入电压最低为28V，最高为28.5V，输出电压要求稳定在27.6V对蓄电池进行充电，占空比最大可达到98.6%。由于本文设定条件降压幅度很小，所以如果用N型MOS管，其正向导通压降就会有可能导致其无法降压0.4V，而且大多数的N型MOS管控制芯片都有最大占空比限制，故而不能达到100%[3-4]。因此本文选择P型MOS管控制芯片LM25085，选择的MOS管型号为IRF4906。

1.1 管脚功能介绍

芯片详细内部框图在参考文献[1]中给出，在此主要介绍各引脚：

1脚，ADJ：电流限制调节管脚，电流限制阈值由从VIN到ADJ的一个外部电阻器中设置，这个电阻可以外接一个小电阻也可以通过MOS管的导通电阻。

摘要：在传统全桥电路的基础上利用单象限电路研究新的电路，达到拓宽现有电路拓扑应用领域的目的。介绍了电压双象限Buck，Boost，Buck/Boost电路以及对他们的开关器件关断和开通的分析。 关键词：变换器；拓扑；双象限；电压控制

引言

在直流变换中不产生电能形式变化，只产生直流电参数的变化。DC/DC变换器具有成本低、重量轻、可靠性高、结构简单等特点，因此，在工业领域和实验室得到了广泛应用。单象限直流电压变换器电路的特点是输出电压平均值Uo跟随占空比D值而变，但不管D为何值，Uo的极性则始终不变，这对于直流开关稳压电源一类的应用场所是能够满足要求的。但对于直流调速电源，负载为直流电动机时，上述性能便不能满足要求，因而发展了多象限直流电压变换电路。

双象限电路分为输出电流平均值Io极性可变的电路与输出电压平均值Uo极性可变的电路两类，通常前一种电路称为电流双象限电路，后一种电路称为电压双象限电路。电流双象限电路是指输出电流平均值Io的幅值和极性均随控制信号us而变化，但输出电压平均值Uo的极性却始终为正，即电路可运行于第一和第二象限。电压双象限电路是指输出电压平均值Uo的幅值和极性均随控制信号us而变化，但输出电流平均值Io却始终为正，即电路可运行于第一和第四象限。本文将对电压双象限BuckBoost电路进行分析。

1 Buck电路

1.1 电路结构

主电路如图1所示。用电感、内阻和等效电压串联电路表示有源负载，桥的直流输入端并联滤波电容。这是一个全桥电路结构，桥的每臂用全控型器件（S1，S2）和不控型器件（D1，D2）组成。S1及S2的控制采用PWM控制，这样可以调节D值，并且及时检测负载的运行状况，由此控制开关的关断和开通。此电路的元器件、电源、负载均假设为理想的。输出滤波电感足够大，可保证负载电流连续，且线性升降。

1.2 工作原理

摘要：本文介绍了一种变频器通讯转接板的低压直流3.3V开关电源的实现方案。此电源由恒频率，占空比可调的BUCK转换器实现。文中量化分析了电路工作原理和工作过程，确定主要元器件参数选择，并得出PCB Board和电源工作的实际波形。

关键词：开关电源；非隔离DC/DC；BUCK转换器

中图分类号： TM762.1+1 文献标识码：A

1非隔离DC/DC变换器的拓扑种类及优势

其中应用比较广泛，在自动化设备上实用性较高的主要有以下几种： BUCK变换器、BOOST变换器、反极性BOOST、BUCK-BOOST等。

非隔离DC/DC调整器最大的优势是效率，较高的转换效率意味着能源的最大利用。同时还具有元器件简单、功率密度大的优点。

我们可以预见到，非隔离DC/DC电源是大势所趋。

2 LT1767简介及引脚功能

摘要：采用TMS320F2812 DSP为控制器，BUCK电路为主电路，研究与设计了一种新型光伏阵列模拟器.模拟算法利用模拟器负载电流与阵列特性电流的差值控制BUCK电路开关的占空比，调节模拟器输出电压，使模拟器的工作点逐步逼近光伏阵列IV特性的工作点，实现对光伏阵列输出特性的模拟.阵列的特性电流值由存贮于DSP中的工程数学模型，根据选定的不同光照量和环境温度条件计算得到.MATLAB仿真和模拟器样机的实验结果表明，本文模拟器的逼近与稳定时间约为80 ms，仅为传统逐点逼近法的25%，且超调小于4%，稳态误差小于1%，均优于传统逼近法，且能够实现光伏阵列不同IV特性曲线的完整模拟.

关键词：光伏阵列模拟器；数字信号处理器（DSP）；BUCK电路；电流差值控制；IV特性；模拟

中图分类号：TM615 文献标识码：A

光伏阵列模拟器可以代替实际光伏阵列装置用于实验室研究光伏系统负载能力与性能，因此，光伏模拟器的研究已成为近十年国内外的研究热点[1-3].

光伏阵列模拟器的研究内容主要集中在3个方面：1）研究模拟算法，主要算法包括弦截法、数值迭代法和逐点逼近法等[4-5].其中，弦截法需要求解复杂的超越方程，运算量大.数值迭代法与逐点逼近法的性能与逼近步长的大小密切相关，大步长的算法收敛速度快，但精度差、超调大；小步长的算法稳定性较好，但动态响应速度慢.2）研究模拟器的实现技术，大多用DSP和FPGA 等数字控制器作为模拟器的控制器，采用现代电力电子电路作为模拟器的主电路[6-8].3）建立光伏阵列的仿真模型，通过仿真验证模拟器的效能[8].

本文采用TMS320F2812 DSP作为控制器，使用IGBT作为BUCK电路的主开关，研究与设计了一台能实现最大短路电流5 A，最大开路电压50 V，最大光伏输出功率150 W的光伏阵列模拟器样机，并提出了一种新的模拟算法.该模拟算法实时采集模拟器负载电流和电压，将负载电压值代入光伏特性工程数学模型，根据选定的光伏环境条件计算参考电流，用负载电流与参考电流的差值产生控制电压，生成BUCK开关占空比d，调节模拟器输出电压，使模拟器工作点逐点逼近光伏阵列IV特性的参考工作点，实现对光伏阵列输出特性的模拟.MATLAB仿真和实验结果表明，模拟器能准确跟踪参考工作点，并且超调小于4%，稳态误差小于1%，逼近过程的振荡小，能实现光伏阵列在多条件下完整的IV特性曲线模拟.

1光伏阵列的特性与工程数学模型

光伏阵列的特性与工程数学模型是研究与设计光伏模拟器的理论基础.模拟器的基本工作原理就是通过控制BUCK电路主开关的占空比，调节其输出电压与电流尽可能接近于光伏阵列输出IV特性曲线上对应点的电压与电流，从而实现对不同光照量S和环境温度T条件下的不同光伏阵列输出IV特性曲线的模拟.

摘 要：该文针对LED照明对驱动电源高效率、高功率密度和高功率因数的要求，提出一种基于BUCK电路非隔离的LED驱动电路。该驱动电源工作在准谐振模式，且控制电路具有谷点检测功能，因此与一般的BUCK电路相比该驱动电源具有更高的效率。最后以80 V/200mA T8灯为例，给出了实验结果。结果表明，该驱动电源具有较高的效率和功率因数。验证了该LED驱动电源的可行性与有效性。

关键词：BUCK 非隔离 准谐振 谷点检测

中图分类号：F02 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）04（c）-0010-02

发光二极管作为光源，具有节能、环保、寿命长三大优势。近年来发展起来的高亮度白光LED（high-brightness white LED，HBWLED）更是在工业与民用照明系统、汽车灯具等领域拥有广泛的应用前景。因此，LED的推广应用对能源紧缺的世界各国具有十分重要的意义[1-2]。

LED应用的关键技术之一是提供与其特性相适用的电源或驱动电路。随着对LED照明要求的提高，LED照明对其驱动电源的要求也越来越高。对整灯光效的要求促使LED驱动电源必须具有较高的效率。另外，高功率因数也成为LED驱动电源必须具备的要求。由于安装的要求，LED照明又对其功率密度提出了较高的要求[3-6]。针对上述LED驱动要求，该文提出了基于BUCK电路非隔离LED驱动电源方案。该方案具有以下优点（1）没有光耦且工作频率较高，因此整个电路更加简单，具有更高的功率密度。（2）具有较高的功率因数。（3）反馈电路工作在准谐振的工作模式，使整个电路具有更高的效率。

1 基于Buck变换器的PFC机理

1.1 拓扑结构和电路工作状态

图1为Buck PFC电路，Lf、Cf起滤波作用。为了简化分析，假设：a）电路工作在稳定态；b）所有元器件是理想的；c）电容Cout足够大保证输出电压恒定；d）在一个开关周期内输人电压是常数。

摘　要：在电力电子技术的仿真过程中，采用Saber仿真软件可以使教学过程更为生动直观。本文首先阐述了采用Saber仿真软件进行辅助教学的必要性，然后通过对仿真波形的分析，逐步对Buck降压电路的结构进行推导，教学过程生动直观，对教学质量的提高有明显的促进作用。

关键词：Saber Buck 仿真

中图分类号：G43 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）10（a）-0195-02

《电力电子技术》是电气类学生普遍反映比较难的一门课程，其原因主要在于：一方面电路拓扑结构较多且复杂；另一方面是由于器件工作状态不断变化，导致电路工作状态较多，使得电路工作波形复杂，学生理解起来较为困难。课件的引入，再加上动画演示，能够帮助学生理解各工作状态的波形，但是在教学过程中仍然显得过于理论化，与实践相脱节，很难达到理想的教学效果。引入仿真软件教学后，教师可以在仿真中一边搭建电路，一边针对电路的构成进行讲解，并对各项参数进行修改，仿真后让学生观察工作波形的变化情况，学生对各项参数设计的理解将更为深刻。同时，学生参与到仿真分析中，增加了教学的互动性，同时提高了学生学习的积极性[1]。

Saber是1987年由Analogy公司推出的一款仿真软件，到现在已有二十多年的历史[2]。它主要用于混合信号和混合技术领域的仿真验证，主要分为三个部分：SaberGu

ide、SaberSketch和SaberScope。SaberSketch主要用于绘制电路图，而SaberGuide用于仿真控制，仿真结果可在SaberScope查看。与其他仿真软件相比，Saber具有以下特点：（1）器件库丰富。它包含了各种元器件的理想模型，以及各大公司生产的常用芯片模型。（2）分析功能全面。它既包含了DC工作点分析、时域分析、频域分析等基本分析功能，还包含温度、参数灵敏度、蒙特卡诺、噪声等各种高级分析功能。（3）数据处理能力强大。可以自由的对仿真结果数据进行各种分析和比较乃至运算。因此Saber仿真软件在电力电子仿真中应用非常广泛，将其与电力电子技术教学相结合，将更有助于加强学生对电路工作原理的理解。

1 采用Saber仿真软件教学的必要性

直流变换电路与电力电子技术中其他变换电路相比，结构相对简单，可以作为电力电子技术的入门教学部分。与在模拟电子技术中所学的线性电源不同，电力电子技术中的直流变换电路采用电力电子器件作为开关管使用，电路分为开关管开通和关断两种状态，同时电路采用电感、电容作为滤波或者能量缓冲元件。多种工作状态，以及元器件的多种功能，使得直流变换电路虽然较为简单，但是对于学生来讲，入门分析却较为复杂。Buck变换器即降压变换器，是直流变换电路中最简单的一种，其电路中所用到的元器件在其他更为复杂的电路中也有相同的应用，因此Buck变换器是研究直流变换电路的基础。采用Saber仿真软件逐步对Buck电路结构进行推导，可以加强理解各元器件所起的作用，掌握分析其工作原理的方法，为相关电路的进一步分析打下基础。

摘 要：基于传统峰值电流模式的控制结构，提出了一种新型的峰值电流模式同步整流BUCK变换器的控制结构。在输出回路串入检测电阻形成电压采样电路，并将采样电压直接输入到PWM电流比较器，使得电路结构更加简单，反应速度更快。文中利用经典控制理论方法对控制电路进行了系统建模与分析，并通过Matlab仿真验证了本方案的可行性。

关键字：BUCK，峰值电流模式，PWM，建模

中图分类号：TP183 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2013）08-0064-03

0 引 言

BUCK变换器是DC-DC变换器的重要分支，广泛应用于各类便携电子产品、汽车、通信设备等。传统的BUCK型变换器有两种控制模式：电压控制模式和电流控制模式[1，2]。峰值电流模式是一种典型的电流控制模式，它具有闭环响应快、控制环路设计简单、自动瞬间峰值电流限流、自动均流并联等优点，虽然也有易产生次谐波振荡、对噪声敏感、多路输出的交互调节性能不佳的缺点，但仍然得到了广泛的应用[3]。

本文基于传统的峰值电流模式的控制结构，提出了一种新型的峰值电流模式同步整流控制结构，使得电路结构更加简单，反应速度更快等。

1 峰值电流模式控制电路结构

1.1 传统的峰值电流模式同步整流控制结构

【摘要】Buck电路是一种降压斩波器，降压变换器输出电压平均值Vo等于占空比乘以输入电压Vin。通常电感中的电流是否连续，取决于负载的大小，所以简单的BUCK电路输出的电压不稳定，一旦负载突变会造成严重后果。加入闭环控制系统，输出电压经采样环节后和参考电压比较，同时在此基础上引入电流反馈，得到的误差信号送至控制器，控制器输出信号送至PWM环节和锯齿波时钟信号比较，改变占空比d即可调节开关变换器的输出电压，达到稳定电压的目的。

【关键词】Buck电路；闭环控制；PWM环节

1.引言

随着电力电子技术的迅速发展，高频开关电源变换器已广泛应用于计算机、电信、航空航天等领域。其核心是电能形式的变换和控制，并通过电力电子电路实现其应用。Buck变换器是开关电源变换器中最常见的一种，主要应用于低压大电流领域，有众多拓扑。但简单的Buck电路输出电压不稳定且会受到负载和外部的干扰。为了达到稳定输出电压的目的，在电压反馈的基础上引入电流反馈实现双环控制，获得较好的动态性能。

2.Buck变换电路控制系统的基本原理

2.1 单闭环调节系统的设计和主电路模型

具有电压控制的Buck变换器开关调节系统如图1所示，主电路为Buck变换电路[1]，控制电路采用电压负反馈。在负反馈电路中，输出电压U经采样后与给定的参考电压U比较，得到误差信号Ue送至控制器，控制器输出信号Uc送至PWM环节，与PWM环节中的振荡器产生的锯齿波时钟信号比较，使比较器输出周期不变，脉冲宽度即占空比d受Uc调制的一系列脉冲信号，再通过驱动器将脉冲信号放大，控制变换器的功率开关器件的导通与关断。由于电压和负载发生变化，或系统受到其他因素干扰使输出电压发生波动时，通过负反馈回路[2]可调节开关变换器的功率器件在一个开关周期内的导通时间，达到稳定输出电压的目的。

2.2 双环开关调节系统的设计

一隔离型Buck-Boost变换器的结构分析

教学过程中可以首先明确Buck、Boost和Buck-Boost变换器是三种最基本的DC/DC变换器，是其它变换器的原始结构.一般情况下，多数教材首先安排了非隔离型Buck-Boost变换器的教学内容，由于常规Buck-Boost变换器仅仅通过电感向输出端传送能量，与基本Buck或Boost变换器的工作原理非常相似，其工作模式（CCM或DCM）的判断和理解都比较容易.所以本节讲解时可以首先给出非隔离型Buck-Boost变换器向隔离型Buck-Boost变换器演变的过程，同时讲解为什么能够这样演变，演变后的电路结构具有哪些新的特点？然后再进行原理分析，就显得更为顺畅，理解的跨度相对较小，对刚接触功率变换器的学生来讲更容易接受.

1隔离型Buck-Boost变换器的由来

常规的非隔离型Buck-Boost变换器的拓扑结构通过开关的开通和关断在电感的两端产生脉冲电压，这个脉冲电压在不同的时间间隔，担负着不同的功能.当开关管开通时电感储能，输出电容向负载提供能量；当开关关断时，电感向负载端释放能量，为电感磁复位，如果将该电感分解为同一磁芯的耦合电感，即可用变压器器件代替该独立电感.接着引出如何能够实现与电感一样的流通路径和效果？如果在变压器同一时刻传输能量，则可称为Forward变换器,该变压器就是通常意义上只有传输功能的两端口器件；如果在不同时刻传输能量，则可构造出隔离型Buck-Boost变换器，也称为Flyback变换器，此时的变压器应具有储存能量的作用。

2具有储能作用的变压器模型分析

如果不考虑漏磁通,普通变压器的原理结构图和磁路模型,原副边绕组产生的磁动势。

二CCM模式下变换器的工作原理分析以

（a）所示的反激变压器等效电路对（d）所示隔离型Buck-Boost变换器进行讲解.当主开关管导通时，能量会储存在磁芯中；当其变为关断状态时，能量会转移到输出端，若能量没有完全转移，即在开关管再次导通时还有能量储存在变压器中（表现为磁通不为零），就称变换器工作在连续模式（CCM）或不完全能量转移模式.反之，如果在变压器的原理结构图和磁路模型开关管再次导通时已经没有能量储存在变压器中（表现为磁通为零），就称变换器工作在断续模式（DCM）或完全能量转移模式.是变换器工作在CCM模式下的等效电路.