Boost电路基本拓扑结构由输入电源、电感、开关管、二极管、后滤波电容、后载荷组成，如下图所示：

Boost基本拓扑结构

当开关管导通时 开关管关闭时

当开关管导通时，电源通过电感接地，后半部分短路，电感此时储能。当开关管关闭时，储能电感向负载供电。

随着给后级滤波电容充电，开关管开关前后输出的电能和输入的电能相等，简称为伏秒平衡，如下列公式所示：

（1）

（2）

由公式2输入输出电压与占空比的关系可以简化：

       由于实际过程中参数设定，器件选型，布线不合理等问题会导致有一些电能损耗，所以我们用功率矫正因数来描述前后功率的转换：

                         （4）

PF代表的就是功率矫正因数，其越高就说明转换效率越高。

当电路达到稳态工作时，随着开关管导通，电感电流逐渐上升，开关管关断，电感电流逐渐下降，但电感电流平均值不变，电感值也不会影响其平均值。开关管电流随着其导通而上升，关断而截至。二极管电流在开关管关断时产生，逐渐下降，电容电流也是如此，但在开关管导通时二极管电流为0，电容电流却稳定反向输出电流，其在一个周期的平均值为0。

具体波形图如下所示：

本节的重点是结合PSIM软件，对上一节分析的变换器原理进行验证，即开环模型下，对boost变换器的相关电路特性或存在的规律进行验证。

仿真如上

1. 基本稳态关系仿真验证

这部分要做一系列仿真验证，例如：相同输入电压情况下，不同占空比下的输出电压验证；相同占空比下，不同输入电压时的输出电压验证；相同输入、占空比，但是不同负载电阻情况下的输出电压验证；

在相同的输入电压25V的情况下，占空比分别为50%和62.5%，得到了不同的输出电压，其分别为50V和40V。

相同占空比，均为50%，输入电压分别为25V和30V，得到的输出电压分别为50V和60V。

相同输入电压为30V，占空比为50%，但负载分别为50欧姆和30欧姆，得到负载电流分别为1.2A和2A，但不会对稳态下的输出电压造成影响，输出电压均为60V。

综上所述，输入电压，输出电压以及占空比之间的关系满足上文所得的公式：

1. 关键环节电流与开关动作之间关系仿真验证

这部分要对开关动作过程中电感电流、开关管电流、续流二极管波形之间的关系进行验证，证实之前原理分析部分的结论；并证明其平均值关系；

由图证明电感电流平均值确实不变，并且开关管电流，二极管电流以及电感电流之间的关系满足上文所述。

1. 电感电流纹波影响因素仿真验证

这部分要验证电感电流纹波与开关频率、电感量之间的关系，例如：相同电感量情况下，不同开关频率对纹波的影响；相同开关频率下，电感量对纹波的影响；

上述两幅图为50k和5k开关频率所得的电感电流，由上可得，开关频率越低，纹波就越大。

对比开关频率同样为5k但是电感量分别为388m和1000m情况下的电感电流，由图可知，电感量越大，纹波率越小。

1. 开关半导体器件电压电流应力验证

这部分重点对MOS管、续流二极管在关断状态期间承受的最大电压，导通期间流过的电流最大值进行验证，要给仿真波形，验证前面理论分析的正确性；

稳定工作时最大承受电压为输出电压。

1. 输出侧电流关系验证

这部分重点对输出侧滤波电容的作用进行验证，以仿真结果证实电容对高频电流纹波的滤波作用。

                     经过滤波电容对电流进行滤波，由图可见负载电流十分平滑。

这部分重点对boost变换器的单电压环控制、双环路控制（平均电感电流控制、峰值电感电流控制、峰值开关管电流控制）方案进行原理分析，在给出闭环控制原理图基础上，讲清楚是如何工作的，如何实现对输出电压控制的。

单环控制是当输入电压Vin出现波动，那么输出电压Vout也会波动达不到理想值，此时只要动态调整占空比，就可以保持输出电压Vout稳定。当输出电压高于给定值，就减小占空比，反之就增加占空比。

本节对前面的控制方案进行验证，证明控制方案的有效性，

1. 单电压环方案仿真验证

这里介绍下输入输出参数、控制回路参数设置情况，然后给出输入突变情况下的输出电压波形，证实方案的有效性。也可以对控制回路部分的一些关键节点波形予以展示，证明前面一节对控制原理的阐述。

输入电压设置为25V，1s之后跳变到35V。输出电压设置为50V，通过电压传感器采样与基准电压求误差，比例系数kp=1，得到误差电压再进行积分环节，积分系数ki=1000，然后进行限幅low limit=0.01，high limit=1.6，最后与载波进行比较得到占空比，载波频率为10k，载波范围在0~3V。

由图易知输入电压的跳变没有影响输出电压，输出电压为50V。

占空比确实在电压跳变时减小。

1. 双环路方案仿真验证

这里介绍下输入输出参数、控制回路参数设置情况，然后给出输入突变情况下的输出电压波形，证实方案的有效性。也可以对控制回路部分的一些关键节点波形予以展示，证明前面一节对控制原理的阐述。

在单电压环的基础上对电感电流进行采样，跟踪输出电压信号同步变化，采样电流与经过积分作用的采样电压做差得到新的误差电压，所有系数均与单电压环路相同。

如图所示电压跳变时输出电压不变，均为50V。

电压跳变时占空比确实减小。

1. 电感电流平均值的双环路方案仿真验证

由上图可得输入电压25V时，电感电流平均值为2A，峰值不超过4A，负载电流为1A，保持稳定，根据输入功率等于输出功率，可得实际的电感电流满足条件。

1. 开关管峰值电流双环方案仿真验证

由图可知，开关管电流确实在导通时上升，关断时截至，平均值为2A，导通时的电流图像与电感电流图像相符。

2.1.1功率电路设计与元器件选型

这里根据电感电流纹波确定电感值，根据计算得到的最大电压、平均电流等数据，确定开关管应力、续流管应力，据此确定型号。电压电流数据的计算，可以参考第一节的分析。

电感值：388um

开关管：NCE0240F TO220F场效应管N/200V/40A/36.4MR

续流二极管：FHF10200A

滤波电容：100V、470u

2.1.2控制回路参数设计

这部分结合UC3842数据手册，给出控制回路各电阻电容的取值。

参数取值如图所示。

需要拍如下波形：

1.Vin=20情况下，空载Vout；

2.Vin=20情况下，输出电压相较于空载时，Vout降低1v时的最大负载电流；

3.Vin=25情况下，空载Vout；

4.Vin=25情况下，输出电压相较于空载时，Vout降低1v时的最大负载电流；

5.Vin=30情况下，空载Vout；

6.Vin=30情况下，输出电压相较于空载时，Vout降低1v时的最大负载电流；

7.Vin=25情况下，CC=1A时，Vout；

8.Vin=25情况下，CC从0跳变到1，Vout波形；

9.Vin=30情况下，CC从0跳变到1，Vout波形；

10.CC=1情况下，Vin从25跳变到30，Vout波形；

11.取样比例1方案下：vin=25，CC=1A时的Vout

12.取样比例2方案下：vin=25，CC=1A时的Vout；

        为了使输出电压更加稳定，误差更小，我通过不断实验最终我将环路补偿电路部分的电阻R4改为200k，使得输出电压较之前稳定了许多，功率矫正因数也得到提高