BOOST電路的PSpice仿真分析與設(shè)計(jì)

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(jié)構(gòu)如圖1所示。此電路在開(kāi)關(guān)電源領(lǐng)域內(nèi)占有非常重要的地位，長(zhǎng)期以來(lái)廣泛的應(yīng)用于各種電源設(shè)備的設(shè)計(jì)中。對(duì)它工作過(guò)程的理解掌握關(guān)系到對(duì)整個(gè)開(kāi)關(guān)電源領(lǐng)域各種電路工作過(guò)程的理解，然而現(xiàn)有的書(shū)本上僅僅給出電路在理想情況下穩(wěn)態(tài)工作過(guò)程的分析，而沒(méi)有提及電路從啟動(dòng)到穩(wěn)定之間暫態(tài)的工作過(guò)程，不利于讀者理解電路的整個(gè)工作過(guò)程和升壓原理。本文采用PSpice仿真分析方法，直觀、詳細(xì)的描述了BOOST電路由啟動(dòng)到達(dá)穩(wěn)態(tài)的工作過(guò)程，并對(duì)其中各種現(xiàn)象進(jìn)行了細(xì)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(jié)構(gòu)

　　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(gè)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(gè)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(qiáng)大的模擬電路和數(shù)字電路混合仿真軟件，它可以進(jìn)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(wú)論對(duì)哪種器件和哪種電路進(jìn)行仿真，均可以得到精確的仿真結(jié)果。本文應(yīng)用基于PSpice的OrCAD9.2軟件對(duì)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(kāi)關(guān)管，并用一個(gè)工作頻率為40K 占空比為40％ 的脈沖源VG控制MOS管的通斷來(lái)仿真圖2中開(kāi)關(guān)S的通斷過(guò)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(duì)應(yīng)。

　　圖3 BOOST 電路的PSpice模型

3.2 電路瞬態(tài)過(guò)程分析

　　用Pspice對(duì)圖3模型進(jìn)行瞬態(tài)分析，首先對(duì)電路啟動(dòng)過(guò)程中O～60us時(shí)間段進(jìn)行掃描，對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)管S點(diǎn)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?，F(xiàn)分析其工作過(guò)程如下：

　　圖4 瞬態(tài)電路相應(yīng)信號(hào)仿真波形