1、數(shù)字式Buck變換器的設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師：王亞芳一.現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)傳統(tǒng)的D C -D C 變換器控制是通過(guò)模擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)。模擬控制系統(tǒng)工作在連續(xù)時(shí)間狀態(tài),且具有高帶寬的特點(diǎn)。另外, 模擬系統(tǒng)的電壓分辨率在理論上是無(wú)窮大的。然而, 模擬系統(tǒng)通常由不連續(xù)的硬件所組成, 必須更換硬件才能改變控制增益或者算法。此外, 先進(jìn)的控制算法也需要經(jīng)過(guò)數(shù)字過(guò)渡。因此, 人們對(duì)于應(yīng)用于控制D C -D C 變換器的數(shù)字控制技術(shù)越來(lái)越感興趣。其復(fù)雜控制依靠軟件來(lái)完成, 它比復(fù)雜的模擬系統(tǒng)更穩(wěn)定可靠。數(shù)字處理器也較少受到老化、環(huán)境或參數(shù)變化的影響。直流-直流交變電路的功能是將直流電變?yōu)榱硪还潭妷夯蚩烧{(diào)電壓的直流電，也稱為直

2、流斬波電路。Buck電路作為一種最基本的DC-DC拓?fù)?，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，輸出電壓小于輸入電壓，廣泛用于各種電源產(chǎn)品中。Buck電路的研究對(duì)電子產(chǎn)品的發(fā)展具有重要的意義。二.研究的意義與價(jià)值三.本課題的基本內(nèi)容 本課題探討基于單片機(jī)控制技術(shù)的Buck變換器的設(shè)計(jì)方法。 所設(shè)計(jì)的Buck變換器指標(biāo)：輸入直流電壓10伏；輸出5伏；額定電流10安培；負(fù)載調(diào)整率SI5%；輸出噪聲紋波電壓峰-峰值Uopp0.2V。設(shè)計(jì)主電路 、閉環(huán)控制電路以及過(guò)流保護(hù)電路，以及單片機(jī)編程，采用Proteus完成仿真研究。 四.課題的研究方法、技術(shù)路線Buck變換器基本工作原理Buck電路是由一個(gè)功率晶體管開關(guān)Q與負(fù)載串聯(lián)構(gòu)

3、成的，其電路如圖。驅(qū)動(dòng)信號(hào)ub周期地控制功率晶體管Q的導(dǎo)通與截止，當(dāng)晶體管導(dǎo)通時(shí)，輸出電壓uo可以等于或小于輸入電壓；當(dāng)晶體管截止時(shí)，若忽略晶體管的漏電流，輸出電壓為0。電路的主要工作波形如圖4所示。數(shù)字系統(tǒng)是離散系統(tǒng)，但如果采樣周期足夠小，則數(shù)字系統(tǒng)可近似于連續(xù)系統(tǒng)。采用頻域補(bǔ)償設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)模擬PID控制器的參數(shù)整定，通過(guò)連續(xù)系統(tǒng)離散化處理，可最終實(shí)現(xiàn)數(shù)字PID控制器的參數(shù)設(shè)計(jì)。數(shù)字PID控制器的控制算式為：u（）式中，（）（）；（）；（）（）（）。模擬PID控制器參數(shù)整定完成后，將模擬控制器離散化即可實(shí)現(xiàn)數(shù)字PID控制器的設(shè)計(jì)。選用后向差分法作為連續(xù)系統(tǒng)離散化方法。后向差分公式為：（）（）()/TZ選取采樣周期，對(duì)式（）進(jìn)行離散化處理，整理得：（）(/T)將上式與數(shù)字PID控制算式對(duì)比，可得模擬PID控制器參數(shù)離散化公 數(shù)字PID控制器設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用美國(guó)TI公司提供的TMS320F2808DSP實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制系統(tǒng)。利用TMS320F2808提供的增強(qiáng)型脈沖寬度調(diào)制(洲)模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字PWM。該模塊可實(shí)現(xiàn)分辨率高達(dá)150ps的高精度PWM由于選用了16位ADC，為了防止產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)極限換振蕩，必須使數(shù)字PWM的精度大于16位。已知DSP的時(shí)鐘是100MHz，載波頻率為20 KHZ,則數(shù)字PWM的精度小于13位。為了提高數(shù)字PWM的精度，選用TMS32