# Buck

**Repository Path**: npuzsy/buck

## Basic Information

- **Project Name**: Buck
- **Description**: 三相交错并联Buck变换器的工程仓库
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 2
- **Forks**: 0
- **Created**: 2025-04-21
- **Last Updated**: 2025-11-13

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# 三相交错并联Buck变换器设计书 V1.2

## 一、设计指标
- **输入参数**：200V DC ±10%，25A
- **输出参数**：48V DC ±1%，100A
- **开关频率**：100kHz
- **纹波要求**：输出电流纹波<20%，电压纹波<1%

## 二、主电路拓扑设计
### 1. 占空比计算
$$ D = \frac{V_{out}}{V_{in}} = \frac{48}{200} = 0.24 $$
（参考网页1交错并联Buck原理）

### 2. 电感设计
- **每相电流**：$ I_{phase} = \frac{100A}{3} \approx 33.3A $
- **电流纹波率**：取5%（ΔI = 3.33A）
- **电感设计余量20%**
- **电感量计算**：
$$ L = \frac{(V_{in}-V_{out}) \cdot D}{\Delta I \cdot f_s} = \frac{(200-48) \cdot 0.24}{3.33 \cdot 100k} \cdot 1.2 \approx 132\mu H $$
选用1.3倍饱和电流

- 选型：**66μH/45A饱和电流**
- 脚距**26mm**
- 外径尺寸**31.7x28x40mm**

### 3. 输出电容设计
- **纹波电压限制**：ΔV ≤ 0.48V（1%）
- **电容值计算**：
$$ C_{out} = \frac{I_{out}}{8 \cdot f_s \cdot \Delta V} = \frac{100}{8 \cdot 100k \cdot 0.48} \approx 260\mu F $$
- **备用公式（普通Buck）**：
$$ C_{out} = \frac{V_{OUT}\times(1 - \frac{V_{OUT}}{V_{IN}})}{8\times f_s^{2}\times L\times \Delta V_{out}} \approx 142\mu F $$

- **根据已有PCB还是使用更高的容值，拟采用564uF**

选型：**12×47μF/63V低ESR固态电容并联 多电容并联降低ESR**

### 4. 输入电容设计

选型：**470μF/250V电解电容并联**

## 三、功率器件选型
### 1. MOSFET选型
- **电压应力**：$ V_{DS} \geq 1.2 \cdot V_{in} = 240V $
- **电流应力**：峰值电流$ I_{peak} = 33.3A + 3.33A = 36.63A $
选型：**IRFP4568PbF**（250V/180A，Rds(on)=8mΩ）


## 四、热设计
- **MOSFET损耗**：
$$ P_{loss} = I_{RMS}^2 \cdot R_{ds(on)} + \frac{1}{2}V_{DS} \cdot I \cdot t_{rr} \cdot f_s $$
估算总损耗约150W，需**本项目采用贴壳散热**




## 五、仿真验证
### 1. Simulink模型
- 搭建三相交错模型
![alt text](./images/Model.png)
- 搭建带电压补偿的下垂控制器
![alt text](./images/Controler.png)

### 2. 关键波形（设计电流纹波10% 电感：131.32uH）
- **带有下垂和下垂补偿的闭环控制结果**
![alt text](./images/闭环仿真结果.png)
- **开机响应结果**（5ms）
![alt text](./images/闭环-开机响应结果.png)
- **负载投切响应结果**（20ms）
![alt text](./images/闭环-负载投切响应结果.png)
- **电感电流纹波**：<0.015A（0.3%）
- **输出电压纹波**：<0.015V（0.3%）
![alt text](./images/稳态电压纹波.png)

### 3. 关键波形（设计电流纹波20% 电感：65.66uH）
- **带有下垂和下垂补偿的闭环控制结果**
![alt text](./images/闭环仿真结果-20percent.png)
- **开机响应结果**（5ms）
![alt text](./images/闭环-开机响应结果-20percent.png)
- **负载投切响应结果**（20ms）
![alt text](./images/闭环-负载投切响应结果-20percent.png)
- **电感电流纹波**：<0.015A（0.3%）
- **输出电压纹波**：<0.015V（0.3%）
![alt text](./images/稳态电压纹波-20percent.png)

- **对比结果**

| 电感值/uH | 输出电容/uF | 开机调节时间/ms |  阶跃调节时间/ms | 纹波率/% |
| -----:| -----: | -----: |-----: |-----: |
| 15.00 | 260 | 5.0 | 0.9 | 0.63 |
| 30.00 | 260 | 5.0 | 1.5 | 0.42 |
| 43.77 | 260 | 5.6 | 2.0 | 0.2 |
| 65.66 | 260 | 5.6 | 2.5 | 0.17 |
| 98.49 | 260 | 5.5 | 3 | 0.1 |
| 131.32 | 260 | 6.0 | 3.5 | 0.08 |
| 15.00 | 142 | 4.6 | 0.6 | 0.84 |
| 30.00 | 142 | 4.8 | 1.5 | 0.52 |
| 43.77 | 142 | 5.0 | 2.0 | 0.25 |
| 65.66 | 142 | 5.0 | 1.5 | 0.13 |
| 98.49 | 142 | 5.6 | 3.0 | 0.07 |
| 131.32 | 142 | 5.8 | 3.5 | 0.06 |

**电感选型最好选取65.66uH，这个感值能适应更宽的负载**

## 六、参数汇总
| 参数 | 数值 | 单位 | 
| :-----| -----: | :----- |
| 输入电压 | 200.00 | V |
| 输出电压 | 48.00 | V |
| 输出电流 | 100.00 | A |
| 开关频率 | 100.00 | KHz |
| 电感参数 | 132.00 |uH |
| 输出电容 | 564.00 | uF |
| 输入电容 | 470.00 | uF |
| 下垂系数 | 0.15 | * |
| Kp | 2.8e-3 | * |
| Ki | 12 | * |
| | | |

## 七、迭代记录
相比于V1.1
改变了电容容值：从142uF到564uF

改变了电感感值：从66uH改成了132uH

**之前的仿真中没有给控制器添加延时，目前的参数是添加了控制器延时之后的参数**

## 八、沟通文档
【腾讯文档】三相交错并联BUCK变换器沟通文档
https://docs.qq.com/doc/DV0JISFFXa0Z0a0ZP