交错并联式BOOST电路的Pspice仿真分析

摘要：文中研究基于Pspice软件的交错并联BOOST变换器的拓扑结构，并对其建立仿真模型，进而延伸到N个相同的BOOST拓扑结构的并联，从中分析了此种拓扑结构的优点，进而得出此种拓扑结构适于在功率因数校正电路中应用的结论。
关键词：交错并联；BOOST拓扑；Pspice仿真；PWM

随着电力电子行业的发展，电路设计的复杂程度越来越高，仿真作为一种便利的设计手段被广泛的应用于电路设计、分析和验证中，包括用于电路设计中的一系列仿真软件如MATLAB中的Simulink及其Pspice等软件，这些软件可以对电路中的信号进行仿真，让设计人员了解电路的工作特性，设计人员可以通过仿真来预测和验证电路设计的准确性，具有时效性强的优点，对于科学研究工作具有十分有用的价值。笔者在基于Pspice仿真软件的基础上对BOOST变换器的并联交错技术进行仿真分析，通过搭建Pspice模型分析了并联交错BOOST变换器的优点，即输出纹波很小适用于带载要求纹波小的设备，如应用于计算机的CPU等。

1 DC-DC变换器
DC-DC变换器的基本拓扑结构非为BUCK变换器、BOOST变换器和BUCK-BOOST变换器。由于DC-DC变换器中，输入端和输出端共地，所以也称为三端开关变换器。
开关变换器同三端线性调节器有很多相同点，例如输入电压不能调节，但是输出电压可以调节，在效率要求较高的情况下可以替代线性调节器，开关变化器在输入跟输出之间使用的是扼流圈而不是变压器。
BOOST电路是升压电路，升压电感完成升压，并通过电容保持电压值。其结构图如图1所示。

，其中N为并联的变换器的个数，本课题中N为2，交错并联BOOST拓扑中的PWM信号的一种时序图如图4所示。

由图4的驱动波形分析扑结构的工作状态：
状态1当两个管子都为高电平时候，直流电源经过电感与地相连，输出电容通过输出电阻放电，状态2两个开关管中工，其中一个为高电平，一个为低电平，高电平的那只管子通过电感、开关管与地相连接，另外电感的感生电压使此时的电压方向反向，使正向的二极管导通，然后与输出电容、输出电阻相连接；状态3开关管都为高电平，直流电压经过电感与地相连，输出电容此时通过电阻放电，最后状态4与状态2相反，状态2中高电平的开关管在此时的电平变为低电平，原来状态2中的低电平的开关管此时电平变为高电平，此时直流电压同过电感，经过高电平的开关管与地连接，由于另一个并联的电感此时的电压反向，使二极管正向导通，通过二极管与电容、电阻连接。
由图3交错并联Boost电路的Pspice模型所测的各点的波形图如图5所示。

在输出电容为100μF时和300μF时，输出电压波形如图6所示。由图6可知道，增加输出电容值可以输出纹波电压减小。

3 N个BOOST拓扑结构的并联
通过并联多个不同的BOOST拓扑结构，可以实现多个并联变换器。采用Giral等人提出的的电流模式交错驱动的方法，实现控制。其中用二进制表示开通和关断，1为开通，0为关断。3个相同的BOOST变换器连接如图7所示。

3个相同的BOOST变换器交错并联变换器的PSpice模型如图8所示。
此种拓扑机构的输出纹波电压：(3)
上式中增大C可以减小输出纹波的大小，另外通过改变△i也可以纹波电压发生变化。

4 结论
交错并联变换器的优点是可以减小输出电压的纹波，因此此种拓扑结构广泛应用于功率因数校正中。使负载表现为阻性负载，对电网的影响减小。