基于PSpice軟件的單相Boost變換器的仿真分析

式中D為Boost變換器的占空比，因為占空比D1，所以V（out）>Vi，故稱升壓式變換器。Boost變換器的工作模式分為電感電流連續工作模式（CCM）和電感電流斷續工作模式（DCM），所不同的是電流斷續模式比電流連續模式多出一個電感電流為零的工作狀態。Boost變換器的工作狀態如圖2所示。

3 PSpice 仿真軟件簡介及其建模

PSpice是由美國Microsim公司在SPICE 2G版本的基礎上升級并用于PC機上的SPICE版本，其中采用自由格式語言的5.0版本自80年代以來在我國得到廣泛應用，并且從6.0版本開始引入圖形界面。1998年著名的EDA商業軟件開發商ORCAD公司與Microsim公司正式合并，自此Microsim公司的PSpice產品正式并入ORCAD公司的商業EDA系統中。

PSpice的應用范圍很廣，電力電子電路的動態仿真僅僅是其應用之一。PSpice的電路元件模型反映實際型號元件的特性，通過對電路方程運算求解，能夠仿真電路的細節，特別適合于對電力電子電路中開關暫態過程的描述。它的仿真波形與試驗電路的測試結果相近，在模擬實際電路的波形方面比較準確，對電路設計有著重要指導意義[1]~[4]。

本文基于PSpice軟件對Boost變換器進行了建模，模型圖如圖3（a）所示，其中Vi為輸入直流電源，Rs設為電源內阻，R1為驅動電阻，RL為負載電阻，為保證Boost變換器工作于電流連續模式，濾波電感L1暫取為100uH。功率開關管M1采用MOS管IRF640，其驅動信號采用脈沖信號源vs，其主要參數為：低電平V1＝0V，高電平V2=5V，延遲時間TD=5us，上升時間TR=1us，下降時間TF=1us，脈沖寬度PW=10us，開關周期PER=25us，其波形示意圖如圖3（b）所示。

4 電流連續模式下的仿真研究

4.1 Boost變換器的瞬態過程分析

用PSpice仿真軟件對圖3所示的Boost變換器進行瞬態分析，各元器件的電氣參數如圖中所示，瞬態分析參數設為 Print step=100ns，Final time=2.5ms，電感電流的仿真結果用圖形輸出如圖4所示，從圖中可知電感電流IL1為鋸齒波，而且始終為正值，說明該電路工作于連續狀態。

為了對電路的啟動過程進行分析，我們對0~60us的時間段進行瞬態分析[7]，為了便于分析，我們將開關管的驅動脈沖延時了5us，分別對功率開關管M1的電壓VM1、輸出電壓Vo、電感上的功率PL1、電感電壓VL1進行測量，可得如圖5所示的波形。下面對Boost變換器剛開始工作的第一個周期的工作狀態進行詳細的分析。