在實際使用中,電源從來都不是理想的。要構建可靠的電源系統,需要考慮實際行為(包括寄生效應)。當我們使用電源時,我們確保DC-DC轉換器(例如開關穩壓器)能夠承受一定的輸入電壓范圍,并且能夠以足夠的電流從中產生所需的輸出電壓。輸入電壓通常被指定為一個范圍,因為它通常沒有精確調節。然而,為了使電源可靠運行,必須始終在開關穩壓器允許的范圍內提供輸入電壓。
例如,12 V電源電壓的典型輸入電壓范圍可能在8 V至16 V之間。 圖1所示為降壓轉換器(降壓拓撲),其從12 V標稱電壓產生3.3 V電壓。
圖1.降壓型開關穩壓器與系統的 (DC) 電壓源一起顯示。
然而,在設計DC-DC轉換器時,僅僅考慮輸入電壓的最小值和最大值是不夠的。圖1顯示降壓轉換器的正輸入端有一個開關。此開關處于打開或關閉狀態。開關速度應盡可能高,以便只發生低開關損耗。但是,這會導致脈沖電流在電源線上流動。并非每個電壓源都能毫無問題地提供這些脈沖電流。因此,開關穩壓器的輸入端會出現壓降。為了盡量減少這種情況,需要在電源的輸入端安裝備用電容器。這樣的電容器顯示為C在在圖 1 中。
圖2顯示了圖1中的電路,但這次是電源線路的寄生元件和電壓源本身。電壓源的內阻(R系列)、電源線(R、L電源線)的電感和電阻以及任何電流限制是電壓源的關鍵特性,必須考慮這些特性,以確保開關穩壓器的無故障運行。在大多數情況下,正確選擇輸入電容器可以確保電路的正常工作。第一種方法應該是采用C的推薦電容值在來自開關穩壓器IC的數據手冊。但是,如果電壓源或電源線表現出特殊特性,則模擬電壓源和開關穩壓器的組合是有意義的。圖3顯示了使用ADI公司的LTspice仿真環境執行的仿真。?
圖2.圖1所示電路,但用寄生元件和電壓源示出。
圖3.利用LTspice進行仿真,用于檢查開關穩壓器輸入電壓的行為。
ADP2360降壓轉換器的仿真電路如圖3所示。此處顯示了使用理想電壓源產生輸入電壓IN的簡化形式。由于沒有為電壓源定義內阻,也沒有為電壓源和開關穩壓器之間的電源線提供寄生值,因此定義的電壓始終施加到V在ADP2360的引腳。因此,沒有必要增加輸入電容(C在).然而,在現實世界中,開關穩壓器總是需要一個輸入電容,因為電壓源和電源線并不理想。如果LTspice等仿真環境也用于檢查不同輸入電容的行為,則必須使用具有內阻的電壓源和具有電阻和電感寄生值的電源線,如圖2所示。
審核編輯:郭婷
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