BOOST電路的PSpice仿真分析與設計

1 引言

　　BOOST 電路又稱為升壓型電路，是一種直流一直流變換電路，其電路結構如圖1所示。此電路在開關電源領域內(nèi)占有非常重要的地位，長期以來廣泛的應用于各種電源設備的設計中。對它工作過程的理解掌握關系到對整個開關電源領域各種電路工作過程的理解，然而現(xiàn)有的書本上僅僅給出電路在理想情況下穩(wěn)態(tài)工作過程的分析，而沒有提及電路從啟動到穩(wěn)定之間暫態(tài)的工作過程，不利于讀者理解電路的整個工作過程和升壓原理。本文采用PSpice仿真分析方法，直觀、詳細的描述了BOOST電路由啟動到達穩(wěn)態(tài)的工作過程，并對其中各種現(xiàn)象進行了細致深入的分析，便于讀者真正掌握BOOST電路的工作特性。

　　圖1 BOOST 電路的結構

　　2 電路的工作狀態(tài)

　　BOOST 電路的工作模式分為電感電流連續(xù)工作模式和電感電流斷續(xù)工作模式。其中電流連續(xù)模式的電路工作狀態(tài)如圖2(a)和圖2(b)所示，電流斷續(xù)模式的電路工作狀態(tài)如圖2(a)、(b)、(c)所示，兩種工作模式的前兩個工作狀態(tài)相同，電流斷續(xù)型模式比電流連續(xù)型模式多出一個電感電流為零的工作狀態(tài)。

　　圖2 BOOST 電路的工作狀態(tài)

　　3 PSpice建模分析

　　3.1 PSpice建模

　　PSpice是一種功能強大的模擬電路和數(shù)字電路混合仿真軟件，它可以進行各種各樣的電路仿真并給出波形輸出和數(shù)據(jù)輸出，無論對哪種器件和哪種電路進行仿真，均可以得到精確的仿真結果。本文應用基于PSpice的OrCAD9.2軟件對BOOST電路建模，模型如圖3所示，其中采用N 溝道的MOS管IRF640作為開關管，并用一個工作頻率為40K 占空比為40％ 的脈沖源VG控制MOS管的通斷來仿真圖2中開關S的通斷過程，Rs為電源內(nèi)阻，RJ為MOS管柵極限流電阻，其它部分與圖1相對應。

　　圖3 BOOST 電路的PSpice模型

3.2 電路瞬態(tài)過程分析

　　用Pspice對圖3模型進行瞬態(tài)分析，首先對電路啟動過程中O～60us時間段進行掃描，對應的開關管S點電壓Vs的波形、輸出電壓Vo的波形、電感上的功率PL的波形、電感電壓VL的波形、電感電流IL的波形如圖4所示。現(xiàn)分析其工作過程如下：

　　圖4 瞬態(tài)電路相應信號仿真波形