BUCK电路设计

基于PID的BUCK电路设计

专 业：电气工程 姓 名：xxxxx 学 号:xxxxxx

一.实验目的

了解BUCK电路的原理，以及对BUCK电路进行设计，本文用PID进行控制，并用MATLAB进行仿真。

二.实验要求

1.Ui=24V (±20%)，Uo= 12V,(稳定度1%) 2.输出电压纹波Vpp?70mV； 3.输出电流I0=1A；

4.输出由满载到半载时Vpp=150mV；

三.BUCK电路开环参数设计

由输出电压Uo= 12V，I0=1A，所以R=12Ω。L,C值由以下公式求出；

UiTD?1?D??I0——————————(1) 2LV(1?D)T2U0?pp——————————(2)

28LC其中I0=1A，U0=12V，取开关频率f=20kHz，取Vpp=50mV，D=0.5。

由(1)求出：L?1.5?10?4H，留有一定的裕量，取L=3?10?4H。 由(2)求得C ?5?10?4F，留有一定的裕量，取C= 6?10?4F。 考虑电解电容寄生电阻ESR的影响：

因为输出纹波电压只与电容的容量以及ESR有关，

VrrVrrRC???iL0.2IN———

项目2

项目名称 基于PWM控制 Buck变换器设计

一、目的

1．熟悉Buck变换电路工作原理，探究PID闭环调压系统设计方法。

2．熟悉专用PWM控制芯片工作原理，

3．探究由运放构成的PID闭环控制电路调节规律，并分析系统稳定性。

二、内容

设计基于PWM控制的Buck变换器，指标参数如下： ? 输入电压：9V～12V； ? 输出电压：5V，纹波<1%； ? 输出功率：10W ? 开关频率：40kHz

? 具有过流、短路保护和过压保护功能，并设计报警电路。 ? 具有软启动功能。

? 进行Buck变换电路的设计、仿真（选择项）与电路调试。

三、实验仪器设备

1. 示波器 2. 稳压电源 3. 电烙铁 4. PC817隔离

5. 计算机 6. PWM控制芯片SG3525 7. IRF540_MOSFET 8. MUR1560快恢复整流二极管 9. 74HC74N_D触发器 10. LM358放大器 11. 万用表 12. 电容、电感、电阻

1

四、研究内容

（一）方案设计

基于PWM

朱若林 10电科 B41014070

电子工程设计

设计的总体思路

家庭电路设计最重要的考虑的安全的考虑，无论什么时候都需要把安全放在第一位。

家庭电路设计可分为2类：强电（220v电器用电）和弱电（电话、电脑、有线电视等数据线），我国电压是220v。如果弱电电器需要使用的话，可以选用220转110v的专用插座，这种插座可以方便的将220v的交流电转换为110v电。但是，在我国电器市场里，一般的弱电电器都都带有变压器，无需安装专门的转换插座。首先要了解一下自己住宅的额定功率，以便选择合适大小的电表，推荐10A或更大的，因为现在家电功率都比较大，所以还是大点好。在住宅的墙壁留的电源插座需要有足够的数量，最好是在每面墙都留好1-2只插座，另外还需要考虑插座的兼容性问题，有方的，有圆的，最好选用国标和美标通用型的，另外为了防止小孩子玩耍时触电，最好选用防触电型的插座。还有一点需要注意的是，在设计好管线走向后应及时把图纸保存好，以备日后修理时使用。

布置室内照明应满足一定的要求：保证照度均匀，尽量减少眩光和暗影，力求经济合理，满足局部的要求。

卧室：布3支路线：包括电源线、照明线、空调线.。床头柜的上方预留电源线口，并采用5孔插线板带开

开放实验中的电路设计题专项训练

1 专题训练 电路设计（一）

1.投影仪的灯泡功率很大，故配有风扇进行散热.使用投影仪时，先闭合开关S1，风扇转动，再闭合开关S2，灯泡发光；若只闭合开关S2，灯泡不发光，请画出电路图.

2.居民楼道里的灯是由“光控”开关和“声控”开关同时控制的，“光控”开关在天黑时自动闭合，天亮时自动断开；“声控”开关在有响声时自动闭合，没声响时自动断开.请在图中正确连线，设计一个只有在夜间且有声音时灯才亮的楼道自动控制电路.

3.小明发现一个如图所示的盒子，面板上有四个接线柱、一个灯泡和一个开关.他发现，闭合开关时灯泡能发光，断开开关时灯熄灭.老师告诉他BC 间有个电源，另外电路中还有个电阻，于是他用一个电流表和两根导线进行探究盒内电路：

（1）断开开关，将电流表的a 端固定到A 接线柱上

（2）将电流表b 端接到B 接线柱上，灯不亮，电流表示数为0

（3）将电流表b 端接到C 接线柱上，灯较亮，电流表有示数

（4）将电流表b 端接到D 接线柱上，灯较暗，电流表示数减小

请你替小明画出盒内电路。

4. .如图，家庭照明灯的一种按键开关上常有一个指示灯。在实际使用中发现：当开关闭合时，只有照明灯发光；开关断开时，照明灯熄灭，指示灯会发出微弱的

psim仿真buck电路,有波形有仿真

作业2：

（1）完成下面题2.9中的4个问题（注：假设所有器件为理想器件，注意peak ripple不是峰-峰值(peak-peak ripple)，正负对称时，peak ripple是peak-peak ripple的一半，不对称时，以正/负peak ripple的最大者为准。

解答：

1：电路仿真结构图如图所示：

在占空比为0.5时候，稳定之后输出电流波it形为：

psim仿真buck电路,有波形有仿真

当占空比为0.75时候，电流it波形如图：

当占空比为0.9时候，电流it波形如图：

psim仿真buck电路,有波形有仿真

分析：晶闸管为半控型器件，只有当加在控制级K上的电压超过其导通电压时才能电流流通。但是其电流有一定的上升过程，启动完之后才能够达到稳定状态。可以看出，电流波形和输入的方波占空比一致。

2：分析L2和C2之间的稳定电压电流：

由Buck电路可知，电容两端的电压VL2 Vg V 同时，由电感充放电能量守恒可知：VL2 ton VL2 toff

（Vg V)ton Vtoff 即：

解之可得：V

ton

Vg

ton toff

取占空比：q=

ton

ton toff

则电容C2输出电压为V qVg

（1 q）Vg 电感的

LLC谐振电路设计

LLC半桥谐振电路中，根据这个谐振电容的不同联结方式，典型LLC谐振电路有两种连接方式，如图1-1所示。不同之处在于LLC谐振腔的连接，左图采用单谐振电容（Cr），其输入电流纹波和电流有效值较高，但布线简单，成本相对较低；右图采用分体谐振电容（C1，C2），其输入电流纹波和电流有效值较低，C1和C2上分别只流过一半的有效值电流，且电容量仅为左图单谐振电容的一半。

图1-1典型LLC谐振电路

LLC谐振变换的直流特性分为零电压工作区和零电流工作区。这种变换有两个谐振频率。一个是Lr和Cr的谐振点，另外一个谐振点由Lm，Cr以及负载条件决定。负载加重，谐振频率将会升高。这两个谐振点的计算公式如下：

fr1?1

2?LrCr（1-1）

fr1?1

2??Lr?Lm?Cr（1-2）

考虑到尽可能提高效率，设计电路时需把工作频率设定在fr1附近。其中，fr1为Cr，Lr串联谐振腔的谐振频率。当输入电压下降时，可以通过降低工作频率获得较大的增益。通过选择合适的谐振参数，可以让LLC谐振变换无论是负载变化或是输入电压变化都能工作在零电压工作区。

总体来说LLC半桥谐振电路的开关动作和半桥电路无异，但是由于谐振腔的加入，LLC半桥谐振电路

调幅电路设计

一、总设计方框图

。

二、主振电路（LC振荡器）设计

振荡电路的作用是产生频率为f0的高频振荡信号，如图所示。

LC振荡器

主要技术指标：工作中心频率：f0=5MHz； 1．定电路形式，设置静态工作点

2．LC振荡电路基极偏置电路元件R1、R2、R3、R4的计算

图中，晶体管V1与C1、C2、C3、C4、L1组成改进型电容三点式振荡器，V1为共基组态，Cb为基级旁路电容。 其静态工作点由R1、R2、R3、R4共同决定。晶体管V1选择3DG100，其参数见表1所示。

小功率振荡器的集电极静态工作电流ICQ一般为(1~4)mA。ICQ偏大，振荡幅度增加，但波形失真严重，频率稳定性降低。ICQ偏小对应放大倍数减小，起振

调幅电路设计

困难。为了使电路工作稳定，振荡器的静态工作点取ICQ 2mA,VCEQ 6V,测得三极管的 60。

IcQ

Vcc VCEQ12 6

2mA

R3 R4R3 R4

可得R3+R4=3kΩ，为了提高电路的稳定性，R4的值可适当增大，取R4=1kΩ，则R3=2kΩ。

VEQ VBQ VBE IcQR4 2mA*1k 2V VBQ

R212R2

Vcc VEQ 0.7 2.7VR1 R2R1 R2

IBQ IcQ/

《电路》设计思路说明

高二物理第九章《电路》作为高中基础型课程的内容，除逻辑电路部分以外，教材A－B两节的知识初中都已学过，高二年级是对这部分知识的复习和应用方面的提高，因此，试卷中第1、2、7、9题是考查学生对欧姆定律，基本电路的概念、公式掌握情况，通过练习使基本知识得到巩固，在此基础上，为了提高这部分知识应用，突出学生能力，创设一些情景题，让学生学以致用，注重知识的灵活性，试卷中安排了第3、4、5、8、11、15题，而教材C是多用表的使用法，根据《课程标准》不要求学生掌握多用表内部结构和原理，而是要求学生掌握多用表测电压、电流、电阻的操作以及读数，因此第13题就是配合这要求设计的，最后逻辑电路是全新的内容，按照《课程标准》要求学生了解基本门电路的逻辑关系并能简单的应用，试卷中安排第10、14题，为了突出二期课改理念，培养学生创新精神和实践能力，突出探究性，试卷中安排了第12、15、16、17题。

高二物理第九章《电路》

上海师范大学附属外国语中学 薛琴、程堂中

一、填空题：

1.在实际生活中，我们经常会发现，在深夜灯泡比傍晚时亮一些。产生这种情况的原因是：深夜电路中并联的用电器越来越少，总电阻___________

经典教学

Protel电路设计教程 辅助学习材料

江思敏，陈明

清华大学出版社

经典教学

清华大学出版社

Protel电路设计教程

学习内容

PCB设计基础知识 Protel软件介绍 Protel原理电路图设计 Protel PCB布局和布线 Protel电路仿真 Protel信号完整性分析

经典教学

清华大学出版社

Protel电路设计教程

第1讲 PCB设计基础知识PCB的设计就是将设计的电路在一块板上实现。 一块PCB板上不但要包含所有必须的电路，而且还 应该具有合适的元件选择、元件的信号速度、材 料、温度范围、电源的电压范围以及制造公差等 信息，一块设计出来的PCB必须能够制造出来，所 以PCB的设计除了满足功能要求外，还要求满足制 造工艺要求以及装配要求。

经典教学

清华大学出版社

Protel电路设计教程

1. PCB设计流程设计要求和规范 原理图仿真 设计规则检查和调整

生成系统组成结构框图

确定PCB的尺寸和结构

时序和信号完整性分析

功能分解

元件布局

生成制造文件

绘制原理图

确定设计布线规则

PCB的制造和装配

创建元件库

进行PCB布线

PCB产品的测试

经典教学

清华大学出版社

Protel电路设计教程

2. PCB制造材料

PCB的信号传导层材料：铜箔

与生活实际相关电路设计及识别专题

开关篇

开关专题主要围绕开关的位置及作用展开。在组成电路的四部分原件中开关看似简单，但实际意义重大，开关不仅控制用电器是否工作，还能改变整个电路的构成及连接方式，所以理解好开关在电路中的作用是解决这类问题的关键。

一、 开关闭合能工作

（一）各管各的

只闭合开关S1时，L1__________，L2___________ 只闭合开关S2时，L1__________，L2___________ 要想灯泡LI、L2同时发光，我们需要______________

通过这个简单的小问题我们发现开关控制与其串联的用电器，所以你想让谁工作，就只要让与其串联的开关闭合就可以了。并联电路中的用电器既能单独工作，又能同时工作。要注意的是用电器之间是互不干扰的，所以一定是并联电路。

设计练习： 1、某工厂传达室同时监管前后两个大门的安全问题，但只有一个人看守。为了工作方便，传达室职工设计了一个简单电路，传达室内接有一电铃、一盏红灯，当前门进人踏上脚踏板时引起开关S1闭合，则传达室内电铃响；当后门进人踏上脚踏板时引起开关S2闭合，则传达室内红灯发光。请你画出该电路图