1 引言

在开关电源的电力电子电路中，升压型Boost电路具有拓扑结构简单、效率高、易于控制等特点，广泛应用于中小功率开关电路中。MATLAB作为一款强大的数学软件，可以通过Simulink库下的sim power system中搭建电路模型进行波形的仿真分析。而Saber软件作为开关电源中的专业仿真软件，能够全面分析系统的各项指标如环路频率响应、功率管开关、磁性器件的工作情况、元件的电学应力（电压、电流、功耗及温升）等。因此，广泛应用在电源仿真当中。本文通过采用两种软件分别对Boost电路进行了仿真，验证了Boost电路理论分析的正确性，为后续工程实际设计打下了良好的基础。

2 BOOST升压变换器

2.1 BOOST电路工作原理

3 计算机仿真设计

3.1 MATLAB/Simulink库下搭建仿真模型

打开MATLAB，点击Simulink库，新建Model文件。依次从库中搜索元器件：直流电压源（DC Voltage source）、电感（Inductor）、开关管（Mosfet）、二极管（Diode）、电容（Capacitance）、电阻（Resistor）、脉冲发生器（Pulse generator）、电压测量（Voltage measurement）、电流测量（Current measurement）、平均值测量（Mean value）、显示器（Display）、示波器（Scope）、Powergui等。按照Boost电路拓扑结构依次连线，boost仿真模型如图2所示。

 

3.2 Saber软件下搭建仿真模型

Saber软件作为开关电源仿真的常用软件之一，具有仿真波形和实际波形接近程度高，而且它能够很好的解决电源环路仿真控制的收敛问题，因此在工程实际中应用较为广泛。在Saber软件下搭建Boost仿真模型，首先打开saber软件下的sketch软件，绘制电路图。单击Parts Gallery打开元器件搜索框，依次将直流电源、升压电感L、开关管（Mosfet）、二极管（Diode）、电容（Capacitance）、电阻（Resistor）、时钟发生器（Logic clock）等元器件拖入原理图框中。Boost仿真模型如图4所示。

元器件参数设置如表1所示。

参数设置完成后，单击Design菜单下的Netlist编译原理图，然后再选择Simulate进行仿真分析，然后再在菜单Analyses进行静态工作点分析DC Operating Point Analysis，完成直流分析后，进行时域分析Time-Domain Transient Analysis，调出示波器观察波形。接下可以通过Probe工具进行任意节点处电压或电流波形的测量。测量输入电压和输出电压波形图分别如图5和图6所示。

4 实验验证

为了分析理论计算和仿真分析的合理性，搭建了Boost变换器实验平台进行实验测试，测试部分主要由信号发生器、直流电源、示波器、万用表以及Boost变换器板组成。

实验测试平台（a）及开关管波形（b）如图8所示。

开关管型号为IRF540N，为电压驱动型高频开关管，工作时为开关状态。设置其开关频率为15kHz,驱动电压为10V（Ugs），通过改变开关导通的占空比（Duty）即可调节输出电压的大小，根据实验测试得出输出电压随占空比变化的关系如表2所示。

5 结束语

本文通过采用MATLAB和Saber软件两种仿真工具，对开关电源常见的拓扑结构Boost电路进行了仿真，得出了输入电压和输出电压的波形，实现了输入直流电压24V到36V的变换。通过仿真波形分析与理论分析和计算进行对比，验证了理论的正确性，同时使用仿真软件也极大的提高工程设计的效率。

参考文献

[1] 陈勇,陈章勇,陈燕武. Saber仿真软件的设计与应用[M]. 北京:科学出版社,2017.4.

[2] 裴云庆,杨旭,王兆安. 开关稳压电源的设计和应用[M]. 北京:机械工业出版社,2010.5.

[3] 林飞,杜欣. 电力电子应用技术的MATLAB仿真[M]. 北京:中国电力出版社,2008.

[4] 乔瑛瑛,杨嘉祥. 基于Saber的Boost电路仿真与分析[J]. 大众科技,2009,113(1): 68-69.

[5] 沈天益. 基于DSP的开关电源数字控制技术研究与实现[D]. 南京:东南大学,2016.