BUCK电路的研究—开题报告

1、 毕业设计(论文)开题报告题 目buck电路的研究学生姓名沈班级学号08009652专业通信工程提纲(开题报告2000字以上)：1.对指导教师下达的课题任务的学习与理解2.阅读文献资料进行调研的综述3.根据任务书的任务及文献调研结果，初步拟定的执行（实施）方案（含具体进度计划）1. 课题背景及意义当今消费市场中，便携式电子产品所占比重较大，这种产品要求电池体积小、重量轻、使用时间长。高效、低压开关dc-dc转换器，通过提高电源转换效率及改进控制技术，达到了所需要求，因此被广泛应用于电子产品中。目前，集成开关电源已在通讯、电子计算机、消费类电子产品等领域获得了广泛应用。为适应便携式电子产品得应用

2、要求，必须实现高效率、高精度、高集成度的开关电源设计。buck型dc/dc变换器在电池供电的计算机，消费产品等需多电源供电的电子系统中有着广泛的应用。小型化成为必然的要求。开关频率的提高使得变换器体积减小，如20khz提高至1mhz，电源所用的dc/dc变换器体积只有原来的1/7。但随着开关频率的提高，硬开关的开关损耗增加，变换器的工作效率也随之下降。而工作效率已是衡量高频dc/dc变换器品质的重要因素，如何在高频下获得高的工作效率成为研究方向之一。2. 阅读文献资料进行调研的综述buck型dc-dc转换器的拓扑中输入电源通常为电池或电池组，主开关管其源端接电源，适宜选用低电平导通的pmos管

3、。在传统的buck型dc-dc转换器结构中，次级整流电路中起续流作用的二极管通常使用肖特基二极管，但当电源模块的输入电压逐步降低时，采用肖特基二极管的电源模块的效率损失很大，所以为了提高电源的使用效率，采用了同步整流技术，用开关管代替了二极管，在主开关截止期间打开起到续流的作用。 buck型转换器的两种工作模式：根据电感电流在一个开关周期起始时是否从零开始，可分为连续导通模式（ccm）和非连续导通模式（dcm）。在转换器的主开关导通期间，电感中的电流上升；在转换器的主开关截止期间，电感电流下降。如果在转换器的主开关截止期间，电感中的电流降到零，则在截止期间的剩余时间内电感中存储的能量将为零，转

4、换器工作于非连续导通模式；否则转换器工作于连续导通模式。 buck电路是一种降压斩波器，降压变换器输出电压平均值uo，是小于输出电压ud通常电感中的电流是否连续，取决于开关频率、滤波电感l和电容c的数值。 dc-dc开关电源性能良好，效率最高，因此在便携式电子产品中得到了广泛的应用。dc-dc开关电源常见的几类分类方式，分类如下：（1）按照开关管与输入电压的连接方式，dc-dc开关电源可分为串联式和并联式两种。开关管与输入电源电压串接的称为串联型开关电源转换器，开关管与输入电源电压并接的称为并联型开关电源转换器。例如：降压型、升降型dc-dc属于串联式，升压型dc-dc属于并联式。（2）根据输

5、出电压与输入电压的关系又可分为降压型（buck converter）、升压型（boost converter）、升降型（buck-boost converter）。（3）根据控制方式，dc-dc转换器可以分为脉冲宽度调制（pwm）型、脉冲频率调制（pfm）型和混合调制型（pwm和pfm混合调制型）。（4）根据输入电路和输出电路之间的关系，dc-dc转换器可以分为非隔离式转换器和隔离式转换器。非隔离式转换器工作时输入电源和输出负载共有一个电流通路，可分为降压型转换器、升压型转换器、升降型转换器和负压型转换器。隔离式转换器靠相互耦合的磁性元件（变压器）实现能量转换，电源与负载的联系结合是通过磁通量

6、而不是共同的电流实现，根据转换器电路的拓扑结构，又可分为单端反激转换器、单端正激转换器、推挽式转换器、半桥式转换器和全桥式转换器。dc-dc转换器的主要特点是功率管工作在开关状态。它利用电感元件和电容元件的能量存储特性，随着功率管不停地导通、关断，具有较大电压波动的直流电源能量断续地经过开关管，暂时以磁场能形式存储在电感器中，然后经电容滤波得到连续的能量传送到负载，得到经变换后的电压脉动较小的直流电能，实现dc-dc变换。dc-dc转换器系统由主电路和控制电路组成，构成开关电源的主电路的元件，包括输入电源、开关管、整流管以及储能电感、滤波电容和负载，在开关管闭合的时候，将能量储存在电感中，在开

7、关管关断的时候，电感中的能量会通过整流管进入到电容，这样就实现了能量的传输和转换，合称为功率级；控制电路则通过控制功率开关管的通断实现调节输出电压恒定在设定值，从而控制主电路的工作状态，使主电路从输入电源处获得的能量和传送到负载的能量维持平衡。通常，当输入的电池电压及输出端的负载在一定范围内变化时，负载电压可以维持恒定。3. 设计任务及目标本次设计的主要目的是在掌握开关功率变换器技术的原理和典型电路、熟悉matlab的simulink 环境的基础上，搭建连续模式(ccm)下电压控制型buck结构dc/dc转换器的仿真电路，建立其线性模型，得到由控制到输出的传递函数，对系统进行补偿，使系统的稳定

8、性达到最优。并进行仿真分析，调整电路结构、元件参数和仿真参数，以期得到理想效果，满足课题设计技术指标的要求。一般来说，用simulink对系统进行动态仿真的流程为：根据系统框图建立仿真模型一根据仿真模型选择具体仿真模块一根据实现功能完成了系统的建模一根据实际系统要求设置各模块的参数一设置仿真参数开始监控仿真过程一分析出现的问题修改模块及仿真参数一分析仿真结果。需要注意的是，系统仿真不可能是一蹴而就的而是需要根据仿真过程中出现的各种问题进行分析研究，不断地完善仿真模型，同时修改各个模块参数及仿真参数，直到得到令人满意的仿真结果。4. 任务完成阶段安排及时间安排第七学期第14-15周：认真学习和理

9、解毕业设计任务书的相关要求，完成开题报告；第七学期第16-20周：查阅关于buck电路的相关书籍,熟悉其原理及其应用； 第八学期第1-3周：查找相关外文资料，完成外文资料的翻译，完成中期报告；第八学期第4-8周：熟悉matlab仿真软件，进行仿真分析，调整电路结构，元件和仿真参数； 第八学期第9-12周：按要求认真撰写毕业设计报告；第八学期第13-17周：对仿真电路和数学模型进行测试、验收,整理资料。准备毕业设计答辩。5参考文献1 王凤岩,许建平. dc/dc开关电源控制方法小信号模型比较j.电力电子技术, 2007,(01):75-77.2 张元敏,方如举. 利用状态平均法对dc/dc变换电

10、路的分析j.电力自动化设备, 2008,(04):50-52 .3 乐忠明,吴金,姚建楠,李艳芳. pwm dc-dc转换器系统建模分析j.电子器件, 2008,(02):543-546 .4 tse c k,bernardo m,di.complex behavior in swicthing power converterj.proceedings of ieee,2002,90(5):768-781.5 bernardo m,di,vasca f. discrete-time maps for the analysis of bifurcations and chaos in dc/dc

11、 converters j. ieee trans. on circ.syst. -i, 2000, 47(2): 130-143.6 冯红波，冯全源.buck型开关变换器最优pid控制器设计j.电机与控制学报, 2008,(11): 639-64261-68 .7 许智榜，石晓瑛.buck变换器单周期控制分析 j.电子设计, 2008,(2-2): 293-295.8 李维波.matlab 在电气工程中的应用m.中国电力出版社，2006:143-194.9 9 zongbo hu，bo zhang，weihua deng. feasibility study on one cycle con

12、trol for pwm switched convertersc/annual ieee power electronics specialists conference，aachen, gemany, 2004:3359-3365.10 10fred c.lee, peter barbosa, peng xu, jindong zhang,bo yang, francisco canales.topologies and design considerations for distributed power system application , proceedings of the i

13、eee,vol.89,no.6,june 2001 p939-95011 tse c k,bernardo m,di.complex behavior in swicthing power converterj.proceedings of ieee,2002,90(5):768-781.12 bernardo m,di,vasca f. discrete-time maps for the analysis of bifurcations and chaos in dc/dc converters j. ieee trans. on circ.syst. -i, 2000, 47(2): 130-143