电压环与电流环设计报告

1、电压环与电流环设计报告控制电路设计一、电流环的设计电流环的设计核心是控制主电路上电感电流的平均值，使它处于稳 定状态，根据主电路与设计思路得电流控制环的系统框图如下:VcvVcv其中Vcv为电压环的输出电压（即系统的参考电压），Vs为锯齿波 的幅值，IL为电感上的电流，K1为采样的放大倍数。设置PI为单零 点一单极点补偿网络。如下图所示：R2 C11 I R1 Z因为系统的开关频率为100KHZ,为了避免开关频率对控制环路的 影响，穿越频率fci必须远远小于开关频率，当然为了对系统动态响 应的速度，我们希望fci越大越好，在一般的开关电源中，fci都小 于开关频率的1/10，此处我们设置为开关

2、频率的1/10，即10KHZ。补偿网络的传递函数为：g（s） = RC +1，由系统框图可以得系统1 RCS的开环传递函数为：g（S）=（警1S + DLLK1，式中：Vs=5V；2 RCS V SLL=15uH; K1=1/100; S=jw;代入上式，当 fci=10KHz 时，队(S)|=1，令补偿零点角频率巧=上在fci/2处，即巧=上=5KHz，经计算得i RC1 RCRC =2.7x 10-6 ,R C = 2X10-4，所以R =74,令R =1K，得r =74K，C =2.711|2 1R1211nf,代入得开环传递函数为：g(S) = s+5000，经MATLAB画出2S 2

3、 /10 -4BODE图如下：从上图可以看出，在(1/2)fci频率处，开环传递函数的斜率由-40dB 变成-20dB，可以达到较快的动态响应，由于传递函数以-20dB的斜 率穿越0dB线，也可以获得足够的相位裕量(64度)。同时由于从 0Hz(1/2)fci之间，开环传递函数以-40dB斜率衰减，可以获得很高 的静态增益，从而使得静态误差非常的小。根据乃奎斯特环路稳定性 判据，系统是稳定的，设计也合理。二、电压环的设计在电压环的设计中，电流环可视为控制对象的一个环节，因此先得求取电流控制环的闭环传递函数，由前面的电流控制环的开环传递 函数G (S) =、+ 500。得闭环传递函数为：g (S

4、) = 、+ 50_，同2S 2/10 -43S 2/10 -4 + S + 5000理MATLAB得其BODE图如下：根据该闭环传递函数的BODE图，为了便于分析我们用传递函数 乎）=f 近邻代替它来处理，叩）的BODE图如下所示：再根据整个电路，可以得电压环控制系统的构图如下:再根据整个电路，可以得电压环控制系统的构图如下:VoVrefVoVref框图中Vref为系统给定电压（2.5V） ,CA电流环控制单元，K2为输 出电压采样放大倍数，Vo为输出电压，1/SC为输出阻抗。PI调节器采用与电流环结构一样的单极点一单零点补偿网络，如下图所示:由于在fci以下，电流环增益为1，相位为0,在电

5、压环的设计中，电 流环为单位1，为了使整个系统得到较高的中频带宽，设电压环的穿= (1/2)fcv,设计Rf2越频率fcv=1KHz,= (1/2)fcv,设计Rf22方法与电流环的设计一样:在ffc i下，系统的传递函数为:K2=2.5/12=1/4.8,C=4700uf, S=jw在ffc i时，把整个电流环加入系统中，得整个电压环的开环传递函数为:S + 5001S2/(1.12x 10-3) 1 + S /104处=，得到BODE图如下:由整个BODE图可知，系统在0 500Hz时以-40dB斜率下降，具有较高的静态增益，从而使得静态误差非常的小，在(1/2)fcv(500Hz)频率处，开