简单升压稳压电路 LTspice 结果-编程实验室

简介：本文通过LTspice仿真分析了升压电路的工作特性。首先测量了电路的静态工作电流为3.47mA，并测试了不同负载下的转换效率：1kΩ负载时效率为58.9%，100Ω负载时效率达72.8%。实验发现输出电压随负载变化明显，100Ω时输出4.5V，150Ω时升至4.9V，更高负载时稳定在5V左右。研究结果表明，该升压电路的转换效率随输出功率增加而提高，但负载变化会显著影响输出电压稳定性。

关键词：升压电路，LTspice

升压电路的基本特性

一个简单使用升压电路的仿真

01LTspice仿真升压电路

一、简介

前面通过 LTspice 仿真测试了这个升压电路。下面再使用 LTspice对他的基本特性进行仿真。一个是测量它在不同的工作状态下的输入电流波形以及对应的平均电流。测量在不同负载下该电路的转换效率。二是测量负载电阻对于输出电压的影响。最后，再测量一下输入电压对于输出电压的影响，评估一下它的稳压机制的效果。

二、电路静态工作电流

首先测量一下电路的静态工作电流。设置负载电阻为 1MΩ，几乎是没有输出负载。设置最大仿真时间间隔为 1微秒，显示工作电源的电流波形。仿真 100ms 之内的工作电源输出电流波形。可以看到电路的工作电流也是脉冲电流。下面通过数值统计电流波形，最终获得电路的平均工作电流。

从 LTspice 导出仿真电源电流波形，前面是启动电流。统计在 2.5ms 之后，电路工作电流的平均值。通过Python 编程，最终计算出电路的平均工作电流为 3.47mA。这是电路的静态工作电流。

▲ 图1.2.1 LTspice 仿真的电流波形

#!/usr/local/bin/python# -*- coding: gbk -*-#============================================================# TEST1.PY -- by Dr. ZhuoQing 2025-12-13## Note:#============================================================fromheadmimport*data=tspload('aa','data')id=where(data[0]>0.0025)[0][0]t1=data[0][id]tall=0.1-t1 tdim=data[0][id:]idim=data[1][id:]deltat=[t2-t1fort1,t2inzip(tdim[:-1],tdim[1:])]sigmac=sum([t*ifort,iinzip(deltat,idim[:-1])])printf(sigmac/tall)plt.plot(data[0],data[1],lw=3)plt.xlabel("Time(s)",color="steelblue",fontsize=24)plt.ylabel("Current(A)",color="steelblue",fontsize=24)plt.grid(True,which='both',linestyle='--',alpha=0.7)plt.tight_layout()plt.show()#------------------------------------------------------------# END OF FILE : TEST1.PY#============================================================

接下来，设置负载为 1k 欧姆。在输出5V的情况下，负载电流大约为 5mA。使用同样的方法统计工作电流，这样可以得到电路的转换效率。电路的工作电流为 14.16mA。计算电路的输入功率以及负载功率，电路电能转换效率为 58.9% 左右。

#!/usr/local/bin/python# -*- coding: gbk -*-#============================================================# TEST1.PY -- by Dr. ZhuoQing 2025-12-13## Note:#============================================================fromheadmimport*data=tspload('aa','data')id=where(data[0]>0.0025)[0][0]t1=data[0][id]tall=0.1-t1 tdim=data[0][id:]idim=data[1][id:]deltat=[t2-t1fort1,t2inzip(tdim[:-1],tdim[1:])]sigmac=sum([t*ifort,iinzip(deltat,idim[:-1])])printf(sigmac/tall)plt.plot(data[0],data[1],lw=3)plt.xlabel("Time(s)",color="steelblue",fontsize=24)plt.ylabel("Current(A)",color="steelblue",fontsize=24)plt.grid(True,which='both',linestyle='--',alpha=0.7)plt.tight_layout()plt.show()#------------------------------------------------------------# END OF FILE : TEST1.PY#============================================================

将电阻负载下降到 100欧姆，再次进行仿真。可以求得输入平均电流为 92.68mA。由此可以计算出电路的转换效率，转换效率达到了 90%左右。可以看到，当输出功率增加，电路的转换效率也相应提高了。

实际测试输出电压，可以看到它只有 4.5V，并没有达到 5V。根据现在的平均电压，重新计算电路转换效率，实际转换效率大约为 72.8% 左右。

三、负载特性

测量电路的负载特性，改变输出负载 R2的阻值，从 100 欧姆，变化到 1k 欧姆。测量不同负载下，输出电压的变化。将仿真数据导出，统计 2ms 之后的平均电压，绘制出不同电阻对应的输出电压的平均值。在负载为 100欧姆的时候，输出电压大约为 4.5V。电阻变化到 150欧姆，电压迅速上升到 4.9V左右。随着负载增加，输出电压便稳定在 5V左右。

▲ 图1.3.1 不同复负载对应的输出电压

#!/usr/local/bin/python# -*- coding: gbk -*-#============================================================# TEST2.PY -- by Dr. ZhuoQing 2025-12-13## Note:#============================================================fromheadmimport*length,data,time=tspload('aa0','length','data','time')rdim=list(linspace(100,1e3,19,endpoint=True))#printf(rdim, shape(rdim))printf(shape(data),shape(time),shape(length))foriinrange(len(length)):startid=sum(length[:i])endid=sum(length[:i+1])plt.plot(time[startid:endid],data[startid:endid],lw=3)plt.xlabel("Time(s)",color="steelblue",fontsize=24)plt.ylabel("Voltage(V)",color="steelblue",fontsize=24)plt.grid(True,which='both',linestyle='--',alpha=0.7)plt.tight_layout()plt.show()#------------------------------------------------------------# END OF FILE : TEST2.PY#============================================================

▲ 图1.3.2 不同电阻与输出电压

#!/usr/local/bin/python# -*- coding: gbk -*-#============================================================# TEST2.PY -- by Dr. ZhuoQing 2025-12-13## Note:#============================================================fromheadmimport*length,data,time=tspload('aa0','length','data','time')rdim=list(linspace(100,1e3,19,endpoint=True))#printf(rdim, shape(rdim))#printf(shape(data), shape(time), shape(length))vdata=[]foriinrange(len(length)):startid=sum(length[:i])endid=sum(length[:i+1])# plt.plot(time[startid:endid], data[startid:endid], lw=3)vdata.append(data[startid:endid])#plt.xlabel("Time(s)", color="steelblue", fontsize=24)#plt.ylabel("Voltage(V)", color="steelblue", fontsize=24)#plt.grid(True, which='both', linestyle='--', alpha=0.7)#plt.tight_layout()#plt.show()startid=int(len(data)/len(length)/5)vdim=[float(mean(vdim[startid:]))forvdiminvdata]printf(list(rdim),list(vdim))plt.plot(rdim,vdim,lw=3)plt.xlabel("Resistor(Ohm)",color="steelblue",fontsize=24)plt.ylabel("Voltage(V)",color="steelblue",fontsize=24)plt.grid(True,which='both',linestyle='--',alpha=0.7)plt.tight_layout()plt.show()#------------------------------------------------------------# END OF FILE : TEST2.PY#============================================================

四、输入电压与输出电压

接下来，测量电路的输出电压与输入电压之间的关系。将电阻负载设定为 1kΩ。改变输入电压，从 1.5V 变化到 5V，每次增加 0.2V 。可以看到输出电压在负反馈的作用下，大都稳压在 5V左右。导出仿真数据，统计 6ms 之后的电压平均值。绘制出输出电压与输入电压的关系。在输入电压为 1.5V 的时候，电路可以工作，但是输出电压并没有稳压在 5V，电压只有 3.7V左右。只有当输入电压超过 2.1V之后，输出电压才基本上稳压在 5V 左右。

▲ 图1.4.1 不同输入电压对应的输出电压

▲ 图1.4.2 不同输入电压与输出电压