如何设计Boost变换器控制系统？

Boost变换器在许多场合都有所运用，对于Boost变换器控制系统的设计尤为重要。本文将分享一种设计方法。

小信号交流等效模型与传递函数

首先根据小信号交流等效模型可以得出开环控制到输出的传递函数Gvd(s)，其波特图如下图所示。将Gvd(s)转写成标准形式，即：

反馈回路设计

给定参考电压Vref5V，三角波峰值电压Vm4V，在理想情况下误差信号为零，则HVref/V1/6。要求系统截止频率fc500HZ，相角裕度为45deg，系统框图如下图所示。

开环传递函数

开环传递函数T(s)为：

无补偿器反馈回路，即Gc(s)1，开环传递函数为：

传递函数Th(s)的波特图如下图所示：截止频率为32.8HZ，相角裕度为8.6度。相角裕度小的原因是待校正系统的开环对数幅频渐进特性中频区的斜率为-40dB/dec。故采用串联超前(PD)校正。

PD补偿器设计

将补偿器传递函数写成标准形式：

根据下式可求出零、极点频率，及参数值：

补偿器的波特图可以看出最大超前角为52deg，并且在中频区的幅频渐进特性斜率为20dB/dec。

含有PD补偿器后，系统的开环传递函数为：

通过开环传递函数的波特图可知，系统的截止频率为500HZ，相角裕度为45.5deg。

Simulink搭建模型和仿真

进行Simulink搭建模型和仿真，如下图所示。

输出电压波形

输出电压波形如下图所示。

总结

本文介绍了一种设计Boost变换器控制系统的方法，包括小信号交流等效模型、反馈回路设计、PD补偿器设计等，同时通过Simulink进行模型搭建和仿真，实现了对输出电压波形的控制。

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