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一粒金砂(中级)

《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 [复制链接]

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。

先来第一章吧

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。

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。

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。

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。

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。

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。

 

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。

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。

 

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。

这是构建了一个线性调压器。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。

 

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。

有如下结论

1 如果直流环路增益大,那么输出阻抗无限接近于0

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。

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

 

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

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

 

第四小节是SPICE仿真一个完整的理论调压器的例子

下载spice软件

Download (spice-space.org)

 

第五小节,构建简单通用的线性调压器

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。

负调压器,比正调压器有更宽的带宽,而且电路是稳定的。

 

线性调压器的总结:

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。

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线性调压器不适合做高频变换,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。 这点总结的到位   详情 回复 发表于 5 天前

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五彩晶圆(高级)

线性调压器不适合做高频变换,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。

这点总结的到位


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