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Buck型开关电源稳态分析(设计源文件+万字报告+讲解)（支持资料、图片参考_相关定制）_文章底部可以扫码
目录
1 引言 1
1.1 什么是开关电源 1
1.2 开关电源基本工作原理 1
2 EMI滤波 2
4.1 Buck型开关电源稳态分析 4
4.2临界电感LC 6
4.3纹波电压与最小滤波电容值 7
5.2 UC3825芯片外围电路设计 9
5.2.1 振荡频率的设计 9
5.2.2 尖峰电流消隐（LEB）电路 10
6.1 过电流保护 12
6.2 过、欠压保护 12
6.3 欠压锁定、软启动与故障处理 13
本设计的体会 15
参考文献 16
1 引言
当今社会，时代在进步，人们的生活水平不断提高，越来越离不开电力电子产品电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，当然任何电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。
1.1 什么是开关电源
电子电源是对公用电网或某种电能进行变换和控制，并向各种用电负载提供优质电能的供电设备。它可分为线性电源和开关电源两种。应用大功率半导体器件，在一个电路中运行于“开关状态”，按一定规律控制开关，对电能进行处理变换而构成的电源，被称为 “开关电源”。在实际应用中同时具备三个条件的电源可称之为开关电源，这三个条件就是:开关(电路中的电力电子器件工作在开关状态而不是线性状态)、高频(电路中的电力电子器件工作在高频而不是接近工频的低频)和直流(电源输出是直流而不是交流)。广义地说，凡用半导体功率器件作为开关，将一种电源形态转变成另一形态的主电路都叫做开关变换电路;转变时用自动控制闭环稳定输出并有保护环节的则称开关电源。
1.2 开关电源基本工作原理
开关电源以半导体开关器件的启闭为基本原理，即通过控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）或者脉冲频率调制方式（PFM）控制IC和外部电路构成。
开关电源有PWM调制、FWM调制和混合调制，这里选用PWM调制。PWM型开关电源的换能电路是将输入的直流电压转换成脉冲电压，再将脉冲电压转换成直流电压输出。
图1-1 PWM型开关电源原理框图
2 EMI滤波
滤波的方法有很多，此处采用在电源的输入端加入线路滤波器的方法
图2-1 EMI滤波电路
EMI滤波电路一方面滤除从交流电源线上引入的外部电磁干扰，另一方面还能避免本身设备向外部发出噪声干扰，以免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作。此外，其对串模、共模干扰都起到抑制作用。
因为额定电流为10A，所以图2中的电感值选为0.2mH。
3 AC/DC
图3-1 AC/DC转换电路
运用不可控整流电路将220V的交流电转换为直流电，其等效直流电压约为198V，然后输入到主电路中进行DC-DC变换。
4 开关电源主电路
DC-DC变换器有多种拓扑结构，根据设计要求，此处选用BUCK变换器。
图4-1 Buck型开关电源主电路
在一个开关周期中，首先，在控制电路作用下，Q导通，x点高电位，二极管因受反向偏压而截止，电流由电池流经Q、电感L到电容C和负载。电感电流持续上升，电感储能在增加，能量由电池传送到电感并存储在电感中；第二阶段，控制电路使Q截止，切断电池和电感元件的连接，于是电感产生感生电动势使电流维持原来的流向，迫使x点电位降至比地电位还低一个二极管的正向导通压降，二极管D导通，为电感电流提供通路，电流由电感L流向电容C和负载，电感电流随时间下降，能量由电感流向负载。
经电感L、电容C滤波，在负载RL上可得到脉动很小的直流电压Vo。
4.1 Buck型开关电源稳态分析
设功率管的开关频率为fs，则开关工作周期为Ts＝1/fs，一周期内，功率管导通的时间为，关断的时间为，令占空比为d，定义如下：
(1)
当系统工作在稳态时，占空比是恒定的，用D表示。
为简化分析，作如下假定：
1、电路图中开关元件均为理想元件，即导通时压降为零，截止时漏电流为零；
2、电感、电容是理想元件。电感工作在线性区且未饱和，寄生电阻为零。电容的等效串联电阻也为零；
3、输出电压中的纹波分量与输出电压相比，可以忽略。设电力MOSFET管的导通占空比为D1，二极管的导通占空比为D2。如果新的周期在电感电流尚未降至零时开始，则系统工作在CCM，工作波形见图下，此模式下有D1+D2=1。
（a）CCM模式 (b)DCM模式
图4-2 Buck型开关电源的工作波形
当电力MOSFET管导通时，电感电流线性上升，可以算得上升斜率m1为
(2)
设该段时间内电感电流上升的增量为,则
(3)
当MOS管截止时，电感电流线性下降的斜率m2为
(4)
设在电力MOSFET管截止时段内，电感电流线性下降的电流变化量为，则
(5)
稳态时，两电流变化量相等，令式(3)、(5)右边相等，可得
(6)
得出结论：输出电压Vo随主开关管的占空比D1而变化。
系统稳态时的电压增益为：
(7)
