BUCK电路仿真建模案例

• 设计指标
  1. 输入电压：100V+10sin(100*2πt)
  2. 输出电压：0~72V（容性负载）
  3. 输出电流：0~20A
  4. 开关频率:100kHz
  5. 系统时钟:100MHz
  6. MCU类型：浮点
• 仿真模型详细设计
• 主回路

图1 主回路仿真模型

Udc为输入电压直流分量，Uac为输入电压交流分量。Rs1和Rs2分别为输入回路和输出回路的寄生阻抗，Lo为输出滤波电感，Co为输出滤波电容（务必参考数据手册添加ESR），负载类型为CV负载。

1. 2. 采样电路

图2 采样电路仿真模型

系统共3个采样点，输入电压 Ui_s ，输出电压 Uo_s ，输出电流 Io_s 。每个采样点经过一阶滤波器（滤波器带宽跟开关频率一致即可）处理转换成0~3.3V的电压，经过12位的AD采样得到ADCRESULT0..2，最后经过比例处理得到实际采样值供MCU使用。

1. 3. 控制算法

图3 控制算法仿真模型

目标电压和目标电流均采用斜坡软给定，电压给定初值为启动前输出电压，电流给定初值为0。目标电压为60V，目标电流为20A。控制算法采用电压外环电流内环的算法。

1. 4. 调制电路

图4 调制电路仿真模型

载波为锯齿波，即EPWM配置为UP模式，ZERO时置1，CMPA时清零。另外需要根据DSP中EPWM寄存器中比较值影子寄存器的特性增加仿真模型，当载波为0时才更新比较值（仿真模型中考虑到离散时间因素，设计为载波≤3时才更新比较值）。

• 仿真结果

图5 仿真波形（左图为整体图，右图为局部放大图）