基于PSpice软件的单相Boost变换器的仿真分析

式中D为Boost变换器的占空比，因为占空比D1，所以V（out）>Vi，故称升压式变换器。Boost变换器的工作模式分为电感电流连续工作模式（CCM）和电感电流断续工作模式（DCM），所不同的是电流断续模式比电流连续模式多出一个电感电流为零的工作状态。Boost变换器的工作状态如图2所示。

3PSpice仿真软件简介及其建模

PSpice是由美国Microsim公司在SPICE 2G版本的基础上升级并用于PC机上的SPICE版本，其中采用自由格式语言的5.0版本自80年代以来在我国得到广泛应用，并且从6.0版本开始引入图形界面。1998年著名的EDA商业软件开发商ORCAD公司与Microsim公司正式合并，自此Microsim公司的PSpice产品正式并入ORCAD公司的商业EDA系统中。

PSpice的应用范围很广，电力电子电路的动态仿真仅仅是其应用之一。PSpice的电路元件模型反映实际型号元件的特性，通过对电路方程运算求解，能够仿真电路的细节，特别适合于对电力电子电路中开关暂态过程的描述。它的仿真波形与试验电路的测试结果相近，在模拟实际电路的波形方面比较准确，对电路设计有着重要指导意义[1]~[4]。

本文基于PSpice软件对Boost变换器进行了建模，模型图如图3（a）所示，其中Vi为输入直流电源，Rs设为电源内阻，R1为驱动电阻，RL为负载电阻，为保证Boost变换器工作于电流连续模式，滤波电感L1暂取为100uH。功率开关管M1采用MOS管IRF640，其驱动信号采用脉冲信号源vs，其主要参数为：低电平V1＝0V，高电平V2=5V，延迟时间TD=5us，上升时间TR=1us，下降时间TF=1us，脉冲宽度PW=10us，开关周期PER=25us，其波形示意图如图3（b）所示。

4 电流连续模式下的仿真研究

4.1 Boost变换器的瞬态过程分析

用PSpice仿真软件对图3所示的Boost变换器进行瞬态分析，各元器件的电气参数如图中所示，瞬态分析参数设为 Print step=100ns，Final time=2.5ms，电感电流的仿真结果用图形输出如图4所示，从图中可知电感电流IL1为锯齿波，而且始终为正值，说明该电路工作于连续状态。

为了对电路的启动过程进行分析，我们对0~60us的时间段进行瞬态分析[7]，为了便于分析，我们将开关管的驱动脉冲延时了5us，分别对功率开关管M1的电压VM1、输出电压Vo、电感上的功率PL1、电感电压VL1进行测量，可得如图5所示的波形。下面对Boost变换器刚开始工作的第一个周期的工作状态进行详细的分析。