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。

 

　　3.4 电路稳态分析

　　对1.4ms～1.46ms时段进行扫描分析，与图4对应的输出波形如图6所示，电路的工作过程与图4类似，只是此刻电感、电容均已进入稳定工作状态，每个工作周期电感提供相同大小的负压，电感电流下降的斜率一定，电感吸收的能量等于释放的能量，电容充电能量等于放电能量，电感、电容不再吸收能量而成为能量传递的工具。

 

　　3.5 电流断续模式工作过程的分析

　　当电感较小，或负载电阻较大，或电路工作周期较长时，BOOST 电路进入电流断续工作模式。现将图3中的负载电阻换为150Ω，经仿真分析，发现电路已经工作于电流断续模式。由仿真发现，电路瞬态过程与电流连续型完全相同，故在此不对电路的瞬态过程再做说明。现取电路进入稳态后的60ms～60.06ms进行扫描分析，与图6对应的输出波形见图7所示。对比图6和图7 不难发现，电流断续型电路在经历了和图6类似的图2(a)和图2(b)两个状态后，在60.024ms～60.03ms时间段处于图2(c)状态，由输出波形可见，此时电感电流减小到0，电感电压的平均值亦为0，S点的电压平均值为电源供电电压15V，由于s点电压Vs小于电路输出电压Vo故二极管D截止，负载所需能量由输出电容提供。

 

　　4 结束语

　　PSpice是当今世界最流行的电路分析软件之一，其仿真结果非常接近实际电路分析和设计环境。本文采用PSpice仿真分析方法，对BOOST 电路的工作过程和升压原理进行了详细的分析，并从能量传递的角度进分析了电感、电容等储能元件由暂态到稳态的工作过程，并且给出了直观易懂的计算机仿真结果验证分析的正确性。对深入理解BOOST 电路有极大的促进作用。