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摘要：本综述介绍了BUCK变换器。电力电子经过几十年的发展由最初的线性电源低效率、大体积到目前的高频、小体积和高效率。DC-DC开关变换电路是一个时变的、强非线性的动态系统,它的分析与设计一直是一个难题。Buck变换器便是其中的一部分，本次将采用电路软件进行仿真分析，进一步了解buck变换器。
关键词：变换器 降压式 电压变换 仿真
引言
Buck变换器（降压式变换器）是电力电子中三种最基本的拓扑之一。又称降压变换器、串联开关稳压电源、三端开关型降压稳压器。Buck变换器是一种结构比较简单，应用十分广泛的DC/DC降压变换器，也越来越多地应用在许多大功率电压变换场合。因此，对其可靠性和可维护性的要求也越来越高。DC-DC电源主要是对直流电压进行变换,然后输出,可以做升压变换也可以做降压变换。通常被称为二次电源。常见的DC-DC电源基本结构有Buck结构和Boost结构,Buck结构变换器为降压变换器,Boost结构变换器为升压变换器。[[1]]本文主要介绍的是buck结构。以及它的一些研究成果。
2 研究现状
2.1国内外研究现状
Buck变换器原理简单、应用广泛,但开环控制输出电压易受负载和电源电压的影响,导致输出不稳定.给出了一种闭环设计的方案:采用超前-滞后校正,利用MATLAB软件中的sisotool工具进行Bode图校正,通过Bode图计算出合理稳定的补偿函数.利用所求得的补偿函数进行闭环仿真。[[2]]
为保证DC/DC变换器输出稳定电压并具有较快的响应速度,需要对DC/DC变换器进行建模,由于DC/DC变换器具有非线性、时变等特点,通过基本建模法对系统进行交流小信号分析,用该方法获得控制对象的传递函数,并利用补偿网络形成电压电流双闭环控制系统,[[3]]。
对DC/DC变换器进行仿真,可更好地指导和改进实际电路的设计调试.但现有仿真软件无闭环仿真模型,针对DC/DC变换器设计很难进行闭环仿真这一问题,可利用MATLAB软件的Simulink工具箱,结合电路特点,给出环路传递函数,搭建电路闭环仿真模型,模拟BUCK电路的PID环路控制,实现DC/DC变换器的PID闭环仿真,为DC/DC变换器的研究与应用提供了理想的工具.同时基于BUCK电路编写BUCK电路参数的MATLAB设计程序,简化了变换器设计过程[[4]]。
DC-DC变换器进行建模和仿真,对实际电路的设计调试有一定的指导意义.运用状态空间平均法建立Buck变换器CCM模式下的模型,并对交流小信号模型进行一定分析.设计了反馈控制回路,借助MATLAB仿真工具,建立开环和闭环系统的状态空间及电路仿真模型.通过对仿真结果的分析,可以得出状态空间平均法建立的模型与实际电路模型在动态性能及稳态输出方面基本相符,对于变换器理论分析等工作有较大参考意义. [[5]] Buck变换器具有电路简单和输出电压调节控制性能好的特点,介绍Buck变换器电路结构和降压原理,定量分析CCM下Buck变换器的小信号分析,及在SIMULINK下的三种建模仿真.实践证明,在电路设计中,利用仿真模型,将会更有效地加快可调功率变换器的设计.[[6]]运用状态空间平均法,推出BUCK变换器的传递函数.再通过串联校正,设计出系统的校正装置,使闭环BUCK变换器系统的稳定性有了较大的改善.最后运用Matlab 建立起开环和闭环系统的仿真模型.通过对开环和闭环系统仿真结果的对比分析,可以得出校正后系统的动态性能有较大改善.整个系统符合设计要求,满足设计指标. [[7]]BUCK变换器的主电路是降压斩波电路,即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压.脉冲的占空比由开关电源的控制器来调节.并且利用了自动控制原理的相关知识,利用相位裕度和幅值裕度等相关概念作为衡量标准,设计超强—滞后校正环节作为补偿环节来稳定输出电压,使输出电压在外界扰动下可以维持稳定。 [[8]]Buck变换器作为一种基本的开关电源变换器,在电力变换场合具有广泛的应用。为解决Buck变换器工作在电感电流连续状态下,续流二极管关断时存在较大的反向电流过冲问题,采用了同步整流技术。用MOS管代替续流二极管,通过控制电路输出180°互补的PWM波来驱动开关MOS管和续流MOS管,消除了续流结束时的反向尖峰电流,提高Buck变换器的效率,减小开关MOS管的电应力,降低整个设备的电磁干扰,提高变换器运行可行性[[9]]
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