37
2011 年第 5 期
（总第 115 期）
信 息 通 信
INFORMATION & COMMUNICATIONS
2011
（Sum. No 115）
基于MULTISIM的BUCK-BOOST电路仿真
孙楚，梁金义
（北京航空航天大学 自动化科学与电气工程学院，北京 100191）
摘要：本文基于Multisim的强大模拟功能，以Buck-Boost电路为例，从多个方面对其进行了仿真，并对其结果进行了分析。事
实证明，Multisim对于激发电气专业学生的学习兴趣、提高其理论与实践相结合的能力具有指导意义。
关键词：Multisim；Buck-Boost电路；纹波电压；计算机仿真
中图分类号：TN702 文献标识码：A 文章编号：1673-1131（2011）05-0037-02
Abstract:
This paper takes the Buck-Boost circuit as an example of comprehensive analysis based on the power simulation
function of Multisim. As it turns out, Multisim is an ideal tool for students majored in electrical to acqurie a taste in study
and enhance abilities in combining theory and practice.
Keywords：
Multisim；Buck-Boost circuit；ripple voltage；computer simulation
Multisim软件是当今模拟电路仿真的主流软件，其丰富的
元器件库、直观的图形界面和完备的分析手段为电路仿真提供
了有效的平台。本文以Buck-Boost电路在Multisim环境下的仿
真为例，旨在演示Multisim在电力电子仿真方面的一些应用。
1 Buck-Boost电路的工作原理
降升压斩波电路的原理图如图1所示。由可控开关
Q
、储能电
感
L
、二极管
D
、滤波电容
C
、负载电阻
R
L
和控制电路等组成。
图1 Buck－Boost电路原理图
1.1 电路工作状态分析
假设储能电感
L
足够大，其时间常数远大于开关的周期，流
过储能电感的电流
i
L
可近似认为是线性的，并设开关管
Q
及二极
管都具有理想的开关特性。分析电路图可以得到：
[1]
Q
导通期间，
D
截止当
t=t
on
时，
iL
线性上升到
（1）
式中
I
LO
是
Q
导通前流过
L
的电流。
[2]经过
t
on
时间后，
Q
截止，
D
导通。
t=t
off
时，
L
中电流下降
到极小值：
（2）
[3]输入直流电压
V
1
和输出直流电压
V
2
的关系
将（2）式代入（1）式可得：
（3）
1.2 纹波电压
Δ
U
p-p
推导
根据电荷守恒定律，电感在开关管截止期间，释放的电荷
量等于负载在一个周期内所获得的电荷总量，即
I
L
t
o
=l
o
T
，又由
（2）得
（4）
设流过
C
的电流为
i
co
，设电容值为
C
0
，则
（5）
（2）式代入（5）式得：
通过
i
co
求出
t
off
期间
C
充电电压的增量，就可得到输出纹波
电压
，即
（6）
由于（1）、（2）、（4）、（6）四式得到：
（7）
由于试验中
V
2
=
12
V
为一定，占空比可自动调节。求导发现，
只要
V
1
＜24
V
，纹波电压随输入电压成反相关。事实上，实际输
出端所带负载将直接影响整个电路的线性条件，当
R
L
很小时，
输出当近似短路，电容作用将大大减弱，非线性将增强。只有当
所带负载较大时，才能符合线性条件，纹波电压较小。
2 Buck-Boost仿真模型的建立及分析
仿真电路如图所示。为了使 输出电 压 更 稳定 ，该电路中用到
了反馈 环节。从输出端采样得到的电压与运放的负端的标准电
压进行比较后，输出控制信号对Buck-Boost模块进行调节，自
动维持输出电压稳定。
图2 Buck-Boost 仿真电路图
评论0