Buck电路的设计与仿真
1、Buck电路设计：
设计一降压变换器，输入电压为20V，输出电压5V，要求纹波电压为输出
电压的05％，负载电阻10欧姆，求工作频率分别为10kHz和50kHz时所需的
电感、电容。比较说明不同开关频率下，无源器件的选择。
解：（1）工作频率为10kHz时，
A主开关管可使用MOSFET，开关频率为10kHz；
B输入20V，输出5V，可确定占空比Dc25；
C根据如下公式选择电感
Lc

1
Dc2
R
Ts
1025101375104H
2
10000
这个值是电感电流连续与否的临界值，LLc则电感电流连续，实际电感值
可选为1112倍的临界电感，可选择为4104H；
D根据纹波的要求和如下公式计算电容值
C

U01Dc8LU0

Ts2

8

5145104
0250005
5

1100002
417104F
（2）工作频率为50kHz时，
A主开关管可使用MOSFET，开关频率为50kHz；
B输入20V，输出5V，可确定占空比Dc25；
C根据如下公式选择电感
Lc

1
Dc2

R
Ts
1025101075104H
2
50000
这个值是电感电流连续与否的临界值，LLc则电感电流连续，实际电感值
f可选为12倍的临界电感，可选择为09104H；
D根据纹波的要求和如下公式计算电容值
C

U01Dc8LU0

Ts2

8

5109104
0250005
5

1500002
0833104F
分析：在其他条件不变的情况下，若开关频率提高
倍，则电感值减小为
1
，电容值也减小到1
。从上面推导中也得出这个结论。
2、Buck电路仿真：
利用simpowersystems中的模块建立所设计降压变换器的仿真电路。输
入电压为20V的直流电压源，开关管选MOSFET模块参数默认，用Pulse
Ge
erator模块产生脉冲驱动开关管。
建模：
分别做两种开关频率下的仿真。
工作频率为10kHz时
f1使用理论计算的占空比，记录直流电压波形，计算稳态直流电压值，计算稳态直流纹波电压，并与理论公式比较，验证设计指标。直流电压波形：（稳态直流电压值4595V）
直流纹波电压波形：
观察直流电压瞬时值：输出的稳态直流电压最大值为4607V，最小值为4585V，所以得到Uo0012V。
fUo0012000260005Uo4595符合设计要求。2画出电感电流波形，计算电流波动值并与理论公式对比。电流波形：
纹波：
f输出的电感电流最大值为096A，最小值为0A，所以得到iL096A。
理论计算如下所示：
iL

U0L
1DCTS

54104
1025110000

09375A
仿真结果与理论值基本相同。
3修改占空比，观察直流电压值的变化。
占空比改为50
直流电压波形：（幅值为9551V）
f输出的稳态直流电压最大值为95657V，最小值为95502V，所以得到Uo00115V。
Uo00115000120r