基于PID的BUCK电路设计
专姓学
业：电气工程名：xxxxx号xxxxxx
f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
1Ui24V±20，Uo12V稳定度12输出电压纹波Vpp70mV；3输出电流I01A；4输出由满载到半载时Vpp150mV；
三BUCK电路开环参数设计
由输出电压Uo12V，I01A，所以R12Ω。LC值由以下公式求出；
UiTD1DI012L
V1DT2U0pp228LC
其中I01A，U012V，取开关频率f20kHz，取Vpp50mV，D05。由1求出：L15104H，留有一定的裕量，取L3104H。由2求得C5104F，留有一定的裕量，取C6104F。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，
RC
VrrVrriL02IN
3
电解电容生产厂商很少给出ESR，但C与RC的乘积趋于常数，约为5080μΩF。在本课题中取为50μΩF，由式3可得RC83mΩ。
f31对开环BUCK电路进行仿真
图1开环电路仿真图
仿真波形图：
图2开环电流电压输出波形
电压放大图
电流放大图
图中可以看出电压输出稳定在116VVpp116251157550mV70mV，电流稳定在0967A。且超调很大，不满足设计要求，需对其进行闭环控制。将开关器件MOSFET、DIODE设为idealswitch波形图如下：
f图3理想开关状态下电压仿真波形
如图，波形输出电压为12V。分析：开环电路参数设计没问题，但开关器件不是理想的，存在寄生电阻等，所以电压、电流输出稳定值有误差。
四、BUCK电路闭环设计
Vi（
＋－
PID
PWM
开关电路
Uc（
图4闭环控制系统原理图
41BUCK的开环传递函数
1考虑电容寄生电阻ESR的影响：开关电路的传递函数为：G0s电压值。PWM比较器的传递函数为：Gps
11Vm；锯齿波幅值。KTVm
ViRCCs1；Vi工作点处输入LCs2sL1R
开环传递函数：GvdsGosGps
ViRCCs112sLLCs1VmR
取Vm12V，使占空比最大在80左右，实际中占空比不可能达到1。代入数据得：Gvds
205e5s118e8s2025e4s1
f2求开环增益
Gs
K5e5s120k5e5s1；18e8s2025e4s118e8s2025e4s1
由esrVpp50mV，参考电压为12V。根据esrlims
s0
11250e3，得1Gss
K240，所以k12。
r