開關電源Boost變換器與Pspice仿真軟件的結合應用

韓春娟，李鳳麗

(東北石油大學秦皇島分院電氣信息工程系，河北 秦皇島 066004)

1 引言

Boost變換器是直流—直流變換器。它可以將輸入低電壓轉換成所要求的高電壓，因此又稱為升壓變換器。

Pspice是一款功能強大的電路仿真軟件，可對各種模擬和數字電路進行仿真，仿真結果十分接近電路的真實狀態。所以應用Pspice對Boost電路的全部工作進行仿真，對電路的動態響應特性和穩定性進行分析。加深了對Boost的工作狀態的理解，也是Boost變換器與Pspice電路仿真軟件的完美結合。

2 Pspice仿真軟件的特點

Pspice是當今世界流行的電路分析軟件之一，是一種功能強大的模擬電路和數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據輸出，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。其仿真結果非常接近實際電路分析和設計環境。

2.1 主要分析功能

(1)直流分析，包括電路的靜態工作點分析，直流小信號傳遞函數分析，直流掃描分析，直流小信號分析。

(2)交流小信號分析。包括頻率響應分析和噪聲分析。

(3)瞬態分析。包括電路對不同信號的瞬態響應，時域波形經過快速傅立葉變換后，得到頻譜圖。

(4)蒙特卡羅分析和最壞情況分析。

2.2 優點

(1)圖形界面友好，易學易用，操作簡單。

(2)實用性強，仿真效果好。

(3)功能強大，集成度高。另外用戶還可以對仿真結果窗口進行編輯，如添加窗口、修改坐標、疊加圖形等，還具有保存和打印圖形的功能。

這些功能都給用戶提供了制作所需圖形的一種快捷、簡便的方法。

3 應用Pspice對Boost變換器進行仿真

(1)建立仿真框圖

為了驗證上述理論的正確性和有效性，通過Or-CAD軟件進行仿真，建立了其仿真電路模型。仿真模型主要有以下兩部分組成:主電路和控制電路。主電路的拓撲結構為Boost升壓變換器。控制電路是由采樣網絡、電壓誤差放大器補償網絡、比較器、驅動隔離電路組成。其仿真框圖如圖1所示。

圖1 系統仿真框圖

(2)電力電子仿真

為驗證上述結論的正確性，采用仿真軟件Pspice進行了系統仿真。仿真參數如下:輸入電壓10V，輸出電壓18V。濾波電感4×10－4mH，濾波電容2×10－4F，負載電阻為5Ω，d=0.5。其系統仿真框圖如圖1所示。

輸入電壓和輸出電壓的仿真波形如圖2所示，從仿真結果可以看出，輸入電壓10V，經過Boost變換器后實現了升壓，輸出電壓為18V。

圖2 輸入電壓和輸出電壓波形

圖3為驅動脈沖脈沖波形。輸出電壓經過采樣網絡采樣后，經過電壓誤差放大器與基準比較后，輸出電壓誤差信號，該電壓誤差信號與鋸齒波比較后，輸出高低電平的驅動信號。驅動電力電子器件的分合，從而實現輸出電壓的穩定。

圖4為電感電流的波形仿真波形圖。從仿真結果可知，Boost升壓變換器工作在電流連續模式下即CCM模型下。變換器工作在連續導電模式下，可以實現變換器的許多優點，例如穩定性和動態性能指標滿足設計需求。

圖3 驅動脈沖波形

圖4 電感電流波形

本文給出了所設計的Boost變換器的仿真圖，給出了系統模擬結果。將開關電源主電路和控制電路的主要子電路構成系統，應用Pspice作了電路仿真。模擬結果表明:系統能穩定工作，且紋波電壓、響應時間等指標都滿足設計要求。

［1］ 韓彬，景占榮，高田.Boost電路的 Pspice仿真分析［C］.2006，22(1.2).UNESCO:《國際教育標準分類》，1974、1997.

［2］ 童詩白，華成英.模擬電子技術基礎［M］.3版.北京:高等教育出版社，2003.