PSIM 仿真Buck DC‐DC 转换器的控制电路 Buck DC‐DC 转换器电路的参数如下：
表 1 Buck DC‐DC 电路参数
输入电压， V in 10 V 输出电压, V o 5 V 负载电阻， R o 5 Ω 电感， L kkrrrr100 µH 电感等效串联电阻， r 1 0.1 Ω 电容， C
100 µF 电容等效串联电阻，r 2 0.5 Ω 电源开关频率，f sw
100 kHz
摇臂式喷头
图 1 Buck DC‐DC 电路
理想情况下，开关PWM 的占空比D 为：
0.5.o
in
V D V ==
(1)
+
炉温控制系统-
V in +-v o +
-
图 3 Buck DC‐DC电路开环控制仿真波形
根据仿真结果来看，上电后大概需要0.8 ms达到稳定状态，输出电压最大可到6.48 V。到达稳定状态后，输出电压（RMS）为4.9 V，低于期待的5 V。电压浮动在4.845 V 到4.96 V之间。 当负载发生变化，比如从5 Ω变为2.5 Ω或者从2.5 Ω变为5 Ω，PSIM 仿真波形如图 5所示。需要大概0.6 ms 达到新的稳定状态。由于受非理想器件的影响，输出电压进一步偏离5 V 的设定值。
图 4 Buck DC‐DC 负载变化仿真电路
图 5 Buck DC‐DC 开环控制负载变化仿真
PSIM 可以通过AC Sweep 仿真得到Buck 的波特图，仿真电路如图 6所示。为了得到Buck 的传递函数，需要做一个简单换算：
()()()()
().o o vd c P
V s V s G s d s V s V =
=
(2)
其中()c V s 是比较器“+”端的输入小信号，P V 是PWM 生成器的载波振幅（在此仿真中是3 V ）。由此可以得到：
()()
()
__.o ac vd P
c ac V s G s V V s =
变速轮
(3)
图 6 Buck DC‐DC 小信号模型仿真电路
图 7 Buck DC‐DC 开环传递函数波特图
由图 7仿真的Buck 开环传递函数波特图，当频率为10 kHz 的时候，增益为‐2.24 dB ，相位为‐101.3o 。
假设穿越频率设置为10 kHz ，相位裕量为45o ，可计算得到Type II 补偿控制器的参数为：
表 2 Type II 补偿控制器参数
电阻R 1 1 kΩ 电阻R 2 3.92 kΩ 电容C 1 13 nF 电容C 2
1.3 nF
fe光模块
图 8 Type II 补偿控制器电路
Buck DC‐DC 闭环控制仿真电路如图 9所示。根据图 10的仿真波形，电路上电后需要大约0.5 ms 达到稳定状态，最高的输出电压到6.7 V 。到达稳定状态后，输出电压（RMS ）为5 V ，低于期待的5 V 。电压浮动在4.944 V 到5.056 V 之间。
远红外陶瓷球(a)(b)
U i (s)
U o (s)
U i (s)
U o (s)
