BOOST电路的PSpice仿真分析与设计

BOOST电路的PSpice仿真分析与设计

3.2 电路瞬态过程分析

　　用Pspice对图3模型进行瞬态分析，首先对电路启动过程中O～60us时间段进行扫描，对应的开关管S点电压Vs的波形、输出电压Vo的波形、电感上的功率PL的波形、电感电压VL的波形、电感电流IL的波形如图4所示。现分析其工作过程如下：

　　图4 瞬态电路相应信号仿真波形

　　0～5us时段：开关处于断开状态，直流电源通过电感L、二极管D向负载供电，电路处于稳态。由于电感对于直流相当于短路，所以s点电压Vs等于电源电压减去其内阻电压，为14.7V。流过电感的电流为1.3A。

　　5us～16us时段：开关于5us～6us之间闭合，并保持闭合状态直到16us，电路处于图2(a)状态。由于电路开关状态发生突变，电路进入暂态。由于开关闭合，Vs降为0，电感两端产生压降，电感电流开始增长，电感开始储存能量；此时二极管D处于断态，输出端由电容c向负载RL提供能量，因此可以明显的观察到，电容上的输出电压Vc 在下降，这意味着电容在释放刚刚静态时储存的能量。

　　3.3 电路稳定过程的分析

　　观察图4电感上的功率PL波形，因为PL为正表示电感吸收能量，PL为负表示电感释放能量，PL波形曲线与时间轴所围面积既是相应时间内电感传递能量的大小。不难看出电路工作的前两个周期中，电感储存的能量大于释放的能量。第二个周期开始时，电感电流在第一个周期的基础上增长，进一步储存能量，在开关断开时，电感释放出更大能量，以更高的Vs向负载提供更高的输出电压，图4中第二周期电感电压的负电压幅值大于第一周期也恰恰说明了这一点。但是应该注意到，电感上负电压的幅值又与电感电流下降的斜率成正比，随着电路的工作，每个周期电感提供的负电压越来越大，电感电流下降斜率也随之增加，直到在单个工作周期末尾，电感电流值下降到此工作周期开始时的电感电流值，此时电感吸收的能量等于其释放的能量，电感不再进一步储能。开关断开时电感提供的负电压不会再增加，电感电流下降的斜率也不会再增加，电感进入稳定工作状态。

　　与电感类似，输出电容也存在着由暂态到稳态的过程，用与电感采用相似的能量方法也可得到，电路刚刚开始工作时电容的充电能量大于放电能量，每个周期，电容除了在开关闭合时给负载提供能量外，自己还在存储能量，所以输出电压越来越高。随着电压的升高，开关闭合时，电容的放电电流越来越大，直到一个周期内，电容的充电能量等于电容的放电能量时，电容进入稳定工作状态，输出电压稳定。

　　用PSpice对BOOST 电路模型进行0～2.5ms瞬态分析，输出电压Vo和电感电流IL的波形如图5所示，易见，电路输出电压，电感电流在1.4ms左右趋于稳定，电路进入稳态。值得注意的是电感电流在前1ms内形成了一个峰值，这是由于前1ms内，电感和输出电容上的能量不断增加导致的，它反映了电感和电容由暂态到稳态器件自身的能量存储的过程。