2.Boost工作原理分析
以连续导通模式（CCM）的 Boost PFC 为例，阐释功率因数校正电路（PFC）的基本工作原理。下图展示的是一个 Boost 有源功率因数校正器的主功率电路图，主电路由单相桥式整流器和 Boost 变换器（包含电感LPFC、开关管Qp、二极管D、母线电容Cbus）构成。单相桥式整流器将输入正负交替的交流电转换为馒头波形直流电（无负值），后级 BOOST 电路在特定占空比的控制下，把馒头波型直流电压变换成脉动量较小且稳定的母线直流电压，同时确保输入侧电感电流呈现出与输入电压波形包络线一致的正弦电流。
Boost PFC主功率电路图
BOOST电路拓扑分析
由上述图可知PFC的电路核心组成为BOOST电路，在需要解析PFC拓扑和控制前有必要先分析BOOST电路工作原理与控制逻辑。
直流变换器电路工作在BOOST模式下时，输出电压V大于输入电压Vg，其主电路结构如下图所示。Vg为输入直流电源电压，L为Boost电感，Q为BOOST开关管，以特定占空比d导通，D为续流二极管，C为输出滤波电容，R为负载电阻，V为输出电压。
BOOST电路拓扑结构图
BOOST电路在开关管开通区间与关断区间时工作模式不同，其电路各个关键节点的电流与电压波形因工作状态不同而呈现不同。因此可根据BOOST电路中MOS的工作状态，将Boost电路的工作状态过程分为两种。
1）工作状态1
当MOS管Q开通时，其等效电路如下图所示。输入直流电压Vg通过Q直接加载于电感L两端，电感两端的电压等于输入电压Vg，电感电流呈线性增加趋势，电流方向如图中所示，驱动波形和电感电流波形如图2.6中的阶段所示。由于Q导通，二极管D的正极被MOS管钳住电位为地，二极管D反向截止，输出负载R继续由电容C供电。
BOOST工作状态1
工作状态1过程中为输入电源为电感储能，此时，输入电压Vg与电感电流满足：
2）工作状态2
当MOS管Q关断时，由于上一阶段电感电流不能强制换向，续流二极管D正式导通。若忽略续流二极管D的导通管压降，则电感L两端得电压为，其中电压大于，电感电流呈线性减小趋势。电流方向如下图中所示，驱动波形和电感电流不波形如图所示。
BOOST工作状态2
工作状态2过程中为电感放能，同时在该阶段输入电源Vg补偿输出电容在上一阶段损失的能量，此时，输入电压，输出电压与电感电流满足：
BOOST电路开关管驱动与电感电流
在一个开关周期内，Q导通的时间为ton，关断的时间为toff，PWM的开关周期时间为TPWM，定义占空比为D，则：
根据电感能量在一个开关周期内平衡定理：
则可计算工作于BOOST模式下输入电压输出电压和占空比得关系：
根据电感能量在一个开关周期内平衡定理：在稳态下，电感在一个开关周期内储存的能量与释放的能量相等。由此可计算出工作于 BOOST 模式下输入电压、输出电压和占空比的关系为：
Boost开环仿真
为什么控制这个占空比，输出电压会跟着变化
能量的角度上
在 Boost 电路工作时，当 MOS 管开通，输入电源的能量储存在电感中。当 MOS 管关断时，电感中储存的能量通过二极管传输到输出端，同时输入电压也向输出端供电。也就是说，MOS 管关断时，输出能量一部分来自输入电源，另一部分来自电感上一阶段储存的能量。电感在这里起到能量泵的作用，即在 MOS 管开通时储存能量，关断时释放额外的能量，与输入电源能量共同构成输出能量，从而抬高了输出电压。
从一个基尔霍夫电压定律的角度上去理解
对于任何一个闭合回路，其电压之和为 0，即所有的电压降相加等于 0。当 MOS 管关断时，二极管导通（其导通压降近似为 0），电感上的电压、输入电压与输出电压三者之和为 0。根据楞次定律，MOS 管开通时电感储存能量，关断时电感会感应出左正右负的电压。对于电源来说，其电压Vg是上正下负。因此，MOS 管关断时，输出电压等于电感上的电压与输入电源电压之和，这就是该电路能起到升压作用的原因。从能量角度而言，电感起到了储能作用，在 MOS 管开通时储能，关断时通过二极管将储存的多余能量释放到输出端，使得输出电压高于输入电压。
