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buck电路的仿真波形求分析解释

时间:10-02 整理:3721RD 点击:

我做的buck电路大致原理图如下:


我想实现一些电路仿真条件:
输入:3.3V
输出:1.2V
开关频率:3Mhz
L:3.3u
C: 22u
LC谐振频率:18Khz
负载电流:60mA
斜坡信号给的是理想的波形,补偿也是做了的,环路传函来看是稳定的,如下图:



于是我就开始跑瞬态仿真,结果发现有问题,下图所示:



(绿色的线是原理图中Vcomp信号)
理想的栅驱动信号在一个周期里上下功率管各导通一次,而这个波形显示功率管各导通两次。也就是说电感电流上升阶段不应该有被打断的地方。栅驱动信号的窄脉冲不应该出现。这个现象书上都没说过,这个现象是什么?产生的原因是什么?该如何消除?求论坛大神解答。
我想:环路传函确实保证了输出电压能稳定在1.2V,环路应该是稳的,但是工作的波形却不是我所想要的。是不是我的补偿的运放做的什么地方不对?

没人回答吗,大神都跑哪里去了

出现这个问题的原因是因为你斜坡信号的电压值(斜率)设置不正确,你试着设置成0V~某一个值或者负几伏到正几伏,试几次问题就可以解决了

嗯,谢谢gracesky大大的指点,不知道我是不是理解到你的意思,我把锯齿波做了如下改进:在每一个锯齿波周期前增加了一段延迟(即给斜率为0)。就再也没出现之前的问题。如下图。






小弟刚刚接触buck电路调试,基本是没有经验,参考书看了几本,原理性的东西都差不多,但实际仿真中碰到问题我就不怎么会了。
不知道gracesky大大上面这番犀利的指导是有具体的书可以参考,还是全靠经验判断的。

好像漏了RS触发器?

那兩個power MOS應該一開一關 但是你電路裡面driver把相位給搞反了

你這樣接其實會直接爆炸 兩個power MOS直接燒掉 只是你是用電腦模擬所以沒感覺

我做过这个东西 也遇到过这个问题 所以我知道 你这样改当然可以 但是实际上 斜坡信号不是像你那样的 没有延时的 我的意思是说你改变斜坡信号的幅值 你的幅值是零点几伏到1V 你可以试着用一下 0V-1V 或者 -1V-1V 类似的数值 你试一下 一般不在斜坡信号上加延时的

小编用的两个MOS管 是相同的管子都是NMOS管 正常情况下用一个PMOS 一个NMOS 但是用两个NMOS有他的好处 您可以查阅相关的论文 所以小编的driver电路没有问题 问题在于他没有Dead time generation circuit(死区产生电路)这个主要影响电路的效率 但出现那样的波形主要是斜坡电压的问题

你可以试试type III compensation对吧。你的补偿还是有问题 从error amplifier 出来的信号看上去好像不是这样的。 type III compensation 网上很多资料你可以看看。
做buck 书没有什么的 看paper吧 或者看 港科大的 thesis。
很管用。

试试 type III compensation 吧。 你的 补偿做的还是有问题的 从你的error amplifier 出来的信号可以看出来好像不对。
buck 就看看paper 看看港科大的 thesis 就行。

抱歉看錯了NN type 但是用一個power NMOS (or PMOS) + power Diode 就好了 搞這麼複雜

comp信号在一个circle里反复震荡,感觉补偿有问题。

实际仿真上管是PMOS,下管是NMOS。是我搞错了,1楼的原理图我重新修改了。还是有我仿真有两点控制上下两个管子不可能同时导通:
1.栅驱动信号会经过相位反向后给NMOS。
2.PMOS栅驱动信号和NMOS驱动信号是不交叠的信号,即添加了死区控制了的。

Half bridge是要加dead time沒錯 這個設計是缺dead time generator 不然就爆炸了但是其實架構弄簡單點 一個Power MOS + power Diode+電感 就夠了 成本也低一點 如果不在乎地電位 power MOS 用NMOS也很不錯 Half bridge PMOS NMOS不可以同時流電流不然會炸掉 你那個圖再思考一下 P/N MOS其實要給同一極性但是不能同時開的信號 所以要一個deadtime generator

嗯,谢谢小神指点

这要看具体应用了,可能你的应用在于用discrete component来实现电路 用diode实现确实简单可行 但是diode的压降至少也得零点几伏 这样的压降将大大降低整体效率 做power management IC的基本不会用diode了

您说的是不是利用RS触发器保证一个时钟周期里面,栅驱动信号第一个触发沿起作用,屏蔽掉后面的触发沿。

內行 您看出來了

小编能否告知一下您这个环路稳定性怎么仿真的?test_bench能否看下?我也在做这个,但是环路这块不知道该怎么仿真。



其实电压模的Buck的环路建模关键是开关进行线性化,也就是PWM的两个输入(EA输出和斜坡做比较)。看一看张卫平的开关变换器的建模的书你可以知道PWM比较器在整个环路中等效为1/Vm(Vm是斜坡的幅值)。
另外就是功率级的等效增益时Vin。仿真环路的时候可以这样仿真,dc加入你期望输出的电压值,ac=Vin/Vm。测Vcomp就可以得出环路传函。


我认为补偿网络的输出电压不正常,明显有更高频的震荡信号。建议在传输函数设计上,在0增益点以后设计附加的极点,快速衰减信号,有助于避免奇怪的振荡

斜坡信号给的是理想的波形

漏了RS触发器

经过实际验证,这个Test_bench测试Buck电压模是可行的!我第一次调出来的时候开关管也有一个额外的小脉冲毛刺。但是是因为锯齿波振荡器出来的CLK信号错乱导致的。不过你这个帖子还是给了我一些启发。谢谢分享!

我也遇到过,主要是改斜波发生器峰值电压!

小编,你这个比较器和误差放大器,斜坡信号发生器是用晶体管搭建的吗

小编大大你好,问下你做仿真是用的什么软件,我刚开始做一个简单的BUCK变换器题目,什么都不懂,希望给一点入门的指导

想请教一下,如何获得红色的谐波输出呢?
我现在想做一个谐波发生器,但是不知道如何开始,还请大神指点一下~
非常感谢

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