同步整流BUCK型DCDC模塊TPS54310的平均SPIC
(圖13)
(圖15)負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)仿真波形
(圖16)輸入音頻擾動(dòng)衰減率與頻率的關(guān)系曲線
(圖14)TPS54310演示板負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)和輸入音頻擾動(dòng)衰減率仿真電路
下面,利用前面所建的TPS54310平均 SPICE模型對(duì)TI公司提供的演示板電路進(jìn)行全面的仿真分析。直流和交流小信號(hào)分析的仿真電路見(圖12),直流工作點(diǎn)標(biāo)注在圖上。得到的系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性(幅頻和相頻)見(圖 13)。環(huán)路增益交越頻率為44KHz,過0dB 時(shí),相移為83.1度,證明該電源系統(tǒng)是穩(wěn)定的。(圖14)是仿真負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)和輸入音頻擾動(dòng)衰減率的電路圖。注意仿真技巧,C3 由(圖12)的1kF變?yōu)?pF,相當(dāng)于交流開路節(jié)點(diǎn)8和4;同時(shí),L1 由(圖12)的1gH變?yōu)?pH,相當(dāng)于交流短路節(jié)點(diǎn)8和5,形成閉環(huán)。分段線性源Iload模擬負(fù)載電流的瞬間突變(在1us內(nèi)跳變3A)。(圖15)是負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)波形。在電源輸入端插入1Vac 的交流電壓源,在節(jié)點(diǎn)9得到如(圖16)所示的輸入音頻擾動(dòng)衰減率與頻率的關(guān)系曲線,反映了系統(tǒng)對(duì)小信號(hào)正弦波輸入電壓擾動(dòng)的抑制能力。為了研究系統(tǒng)對(duì)負(fù)載擾動(dòng)的抑制能力,在輸入音頻擾動(dòng)衰減率與頻率的關(guān)系曲線負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)仿真波形輸出端插入1Aac的交流電流源(仿真電路略),在節(jié)點(diǎn)9可得到閉環(huán)輸出阻抗,見(圖17)。至此,采用所建的TPS54310平均SPICE模型已對(duì)TI公司提供的演示板電路進(jìn)行了較全面的動(dòng)態(tài)指標(biāo)的仿真分析,包括穩(wěn)定性,快速性和抗擾動(dòng)性,這是TI的設(shè)計(jì)軟件SWIFT? Designer 2.01所不能給出的。
(圖17)閉環(huán)輸出阻抗與頻率的關(guān)系曲線
4. 總結(jié)
建立TPS54310平均SPICE模型的意義在于,只需要廠家公開的電源IC的技術(shù)資料,就能提取具有相當(dāng)準(zhǔn)確度的模型,方便設(shè)計(jì)者在制作出實(shí)際的電路之前,對(duì)電源的性能,特別是動(dòng)態(tài)性能做出全面的評(píng)估,從而指導(dǎo)設(shè)計(jì)者對(duì)電源進(jìn)行優(yōu)化。而且比起開關(guān)模型來說,占用機(jī)時(shí)少,有很高的仿真效率。對(duì)比廠家給出的原始設(shè)計(jì)軟件,運(yùn)用平均SPICE模型在通用電路分析軟件上仿真更靈活,更強(qiáng)大,應(yīng)該是原始設(shè)計(jì)軟件必不可少的補(bǔ)充。
TPS54310平均SPICE模型建立了同步整流BUCK型DC-DC模塊平均SPICE模型的通用電路框架,具有一定的普遍性。稍微調(diào)整幾個(gè)模型參數(shù),就可以建立TI公司整個(gè)SWIFT電源IC家族的模型,如TPS54610,TPS54810,TPS54672等等。對(duì)其他廠家的電源IC產(chǎn)品,通過適當(dāng)修改也可以方便地建立它們的平均SPICE模型。
評(píng)論