基于PSIM軟件的BUCK開關電源仿真研究

BUCK是開關電源中的降壓拓撲之一，也是最基礎電源拓撲，這也是入門開關電源最好入手之處。下面我們基于PSIM軟件對BUCK進行仿真研究。 ? 1、設計要求

? 2、設計BUCK在CCM模式，計算占空比： ? 3、電感感量計算 設計電感紋波電流為輸出電流的20%，則

? 4、電容計算 鋁電解電容有一個RC常數約為65×10-6。 電容ESR: 電容容量：

? 5、根據上面計算結果，在PSIM搭建仿真模型。 首先我們研究開環情況：

? 輸出電壓波形如下，可知在固定占空比下輸出電壓有較大的過沖，而且輸出電壓稍微小于設定輸出電壓6V。這是由于電感寄生電阻引起的。

? 如果輸出空載，則輸出電壓會緩慢上升到輸入電壓大小。這就說明輸出電壓公式： Vo = Vin×D ? 是有一定條件的，那就是工作在CCM模式。

? 接下來，我們在研究研究閉環情況。

? 如上圖所示，加一個簡單的PI調節器，仿真結果如下：

? 可以看到此時輸出電壓仍有較大的過沖，但很快恢復設定值穩定輸出。接下來，我們再看看空載時的情況。仿真結果如下所示，可以看到最終輸出電壓會恢復到6V。

? 對于過沖問題，在實際工程中，一般會有兩種解決方案。一種是使用緩啟功能，即使用緩啟電路或緩啟程序來限制啟動時刻的開關管的驅動占空比；另一種是通過環路來調節。這里我們通過環路來解決過沖問題。如下圖所示，增加微分電路，加快環路對輸出電壓的變化響應。

? 滿載仿真結果如下：

? 空載仿真結果：

? 可以看到，無論空載還是滿載情況下，輸出都沒有過沖問題，但在實際運用中，解決輸出過沖問題一般采用緩啟電路，因為環路加入微分電路在某些負載或不同輸入條件下，會發生系統震蕩。 用運放替代上圖的PI調節器：

? 仿真結果：

? 輸出電壓紋波如下圖所示，可知Ur = 46mV，與設計相近。

審核編輯：黃飛

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