《开关电源仿真与设计-基于spice》读书心得1 从电阻分压器到线性调压器
<div class='showpostmsg'><p>说实话，这本书比我想象的难读好多！知识点实在是太硬了。还有一部分翻译的问题还是有点翻译腔，让我想起了大学的时候用外文翻译过来的教材的痛苦，翻译过来的译本总是会有一些奇怪的很难理解的问题。</p><p>先来第一章吧</p>
<p>任何商业上成功的仿真软件，必定拥有一个友好的用户界面，这说的很对。</p>
<p>最普遍使用的仿真软件应该是multisim，归功于大学课程的普及（以及盗版软件的普及），multisim的界面是很容易使用的，元件拉出来，然后直接就可以开始连接导线，电路图怎么用笔画出来，就可以怎么连出来，然后按开始键就可以开始仿真了。</p>
<p>书中说仿真可以避免时间和金钱的浪费。准备做实验之前或者等待实验样品送达之前，可以通过下载元件模型进行仿真，从而熟悉主要的单元电路。这话没错，我大学的时候，刚开始学习运放的时候，老师就是让我们用multisim来进行几个基础运放电路的仿真，然后通过模拟示波器和波谱仪来观察信号的变化。比如说加法器，微分电路，以及最基础的同相，反相放大。 不过multisim的放大器的模型似乎基本上参数都是一样的，都是用的是通用模型，我记得当时有一个查看信噪比还是噪声的情况换了几个不同“型号”的放大器都是一样的。不过模型参数也是可以自己修改的。</p>
<p>第三点，在设计者没有相应的测试设备和无法做实际测试的情况下，SPICE随时可以为设计者做仿真测试。比如说波谱仪就是非常贵的，第一次用的时候老师还特别强调了一下。</p>
<p>第四点，电源库是绝对安全的，不会爆炸！简而言之，这很电源笑话。</p>
<p>第一章介绍开关电源技术和变换器的类型，并引入帮助读者更好理解平均技术的几个重要结果。</p>
<p> </p>
<p>正文的第一节，用电阻变换电源。非常好理解的原理，就是所谓的电阻分压。因为在同一块电路板上面，MCU和DSP需要3.3V，前端采集卡需要15V，逻辑器件需要5V，而多数板子只会提供单一电源供电，为了提供不同电压给不同器件，电阻分压是最简单快捷的方法。</p>
<p>但是电阻会产生持续压降，它会以热的形式产生功率消耗，计算之后得到12V要得到压降到3.3V和5V的电阻分压器的系统效率是33%。不是特别高。</p>
<p> </p>
<p>第二小节是闭环系统。意思就是，在第一个分压电阻器的条件下，加入反馈，能够调节变化的输入电压。如果负载变化或者输入电压漂移，输出电压也会发生变化。对于一个设计良好的系统，变换器需要能够独立于输入电压变化进行适当的调整。在这之中要使用几个特殊的元件，第一个是参考电压（TL431可调整齐纳二极管），第二个是运算放大器，用来观测输出电压的一部分并且于参考电压比较。作为可变电阻的串联元件，工作于线性模式下的MOSFET或双极型晶体管。</p>
<p>这是构建了一个线性调压器。<strong>当输出电压和输入电压差值较小的时候，应用线性调压器可以得到较高的效率。但是如果输出电压远大于差值，同样可以得到很高的效率。</strong></p>
<p> </p>
<p>第三小节用线性调压器推导实用式。推导过程就不写了。推到结果是，增大直流增益G（0）能够帮助减小静态误差，而静态误差最终会影响输出电压精度。另一个受到环路增益影响的重要参数是闭环输出阻抗。</p>
<p>有如下结论</p>
<p>1 如果直流环路增益大，那么输出阻抗无限接近于0</p>
<p>2 为了稳定的目的，电路有一个补偿反馈回路G（s)，当频率增加时候，环路增益T（s)减小，输出阻抗开始增大。阻抗和电感器一样随频率增加。</p>
<p>3 当闭环增益T（s）下降为0时候，系统呈现出的输出阻抗和没有反馈时候一样，系统运行在开环状态</p>
<p> </p>
<p>实际上的输出电压由两部分组成，理论输出电压和输出电压的贡献</p>
<p>电路的直流增益大，可以确保对输入电压纹波有很好的抑制作用，当T（s）在高频区减小时候系统运行于开环</p>
<p> </p>
<p>第四小节是SPICE仿真一个完整的理论调压器的例子</p>
<p>下载spice软件</p>
<p><a href="https://www.spice-space.org/download.html">Download (spice-space.org)</a></p>
<p> </p>
<p>第五小节，构建简单通用的线性调压器</p>
<p>上述的调压器加上简单的积分补偿，是调压器呈现出稳定的性能。</p>
<p>负调压器，比正调压器有更宽的带宽，而且电路是稳定的。</p>
<p> </p>
<p>线性调压器的总结：</p>
<p>不适合做高频变换，除非输入输出的差值减小到几百毫伏。但是可以很好地抑制纹波。可以在有较大噪声的输出线路上用作滤波整流器。它们对于AD变换器之类的噪声敏感电路供电是安全的。</p>
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<p>这点总结的到位</p>
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