電源設計說明：模擬轉換器

在本教程中，我們將使用 ADI 公司生產的穩(wěn)壓器進行仿真。使用的主要電子軟件是 LTspice，這是一種高性能 SPICE 仿真軟件、原理圖捕獲和波形查看器，具有增強功能和模型，可簡化模擬電路的仿真。

AD I 的模型

LTspice 允許用戶在設備庫中使用 LTspice 附帶的數千種設備模型；ADI 公司的部件號以“AD”開頭，而凌力爾特的部件號以“LT”開頭。在接下來的模擬中，我們將使用 LT3959 轉換器。它是一種寬輸入范圍、電流模式 DC/DC 控制器，能夠從單個反饋引腳調節(jié)正或負輸出電壓。它可以配置為升壓、SEPIC 或反相轉換器。它具有一個內部低側 N 溝道 MOSFET，額定電流為 6A，電壓為 40V，由 VIN 或 DRIVE 提供的內部穩(wěn)壓電源驅動。LT3959 的工作頻率可以通過一個外部電阻器設置在 100kHz 至 1MHz 的范圍內，或者可以使用 SYNC 引腳同步到一個外部時鐘。在圖 1 中，

圖 1：LT3959 轉換器的典型應用

在方案中，我們可以看到以下元素，基于使用的組件：

輸入電壓：3.3V

輸出電壓：12V

負載：12Ω

第一個模擬（圖 2）涉及輸入電壓（V IN，黃色）和輸出電壓（V OUT，綠色）的圖表。輸出電壓在大約 4 ms 后達到 12 V。

圖 2：輸入和輸出電壓

引腳上的電壓

執(zhí)行 20 ms 瞬態(tài)仿真并觀察到 ??LT3959 轉換器各個引腳的信號很有趣（見圖 3 中的圖表）。

圖 3：LT3959 轉換器引腳上的電壓

在電路的各個點觀察到以下信號：

V(out) 在引腳驅動（白色信號）

V(in) 在 V IN引腳（黃色信號）

V(n006) 引腳 SS（綠色信號）

V(n008) 在 Rt 引腳（紅色信號）

V(n009) 在 Vc 引腳（青色信號）

v(n007) 在 FBX 引腳（粉紅色信號）

電路效率

電路效率的計算始終是至關重要且極其重要的一點，尤其是在電源和轉換器方面。在電路工作條件下（V IN = 3.3 V，V OUT = 12 V，負載 = 12 Ω，I OUT = 1 A），效率約為 90.659%，使用公式計算：

集成電路消耗的功率僅為 668 mW，使用此運算計算：

V(N009)*Ix(U1:Vc)+
V(N007)*Ix(U1:FBX)+
V(N006)*Ix(U1:SS)+
V(N008)*Ix(U1:Rt)+
V( N001)*Ix(U1:SW)+
V(N004)*Ix(U1:Pgood)+
V(N005)*Ix(U1:GNDK)+
V(N003)*Ix(U1:INTVcc)+
V(OUT) *Ix(U1:Drive)+
V(IN)*Ix(U1:Vin)+
V(N002)*Ix(U1:EN/UVLO)

開關電壓

讓我們根據開關電壓從動態(tài)的角度來檢查電路。首先，讓我們看看圖 4 中 LT3959 轉換器的 SW 引腳上產生的圖形。這是位于集成電路 SW 引腳上的電氣節(jié)點，連接到二極管 D1 的陽極和電感器 L1 . 在這種情況下，在 SW 引腳上，我們發(fā)現(xiàn)頻率約為 300 kHz 且周期約為 3.3 μs 的矩形脈沖。

圖 4：SW 引腳上的開關信號

這個轉換器很有趣?，F(xiàn)在讓我們看看圖 5中的模擬信號。引腳 PGOOD 是一個輸出就緒狀態(tài)引腳。當 INTVCC 大于 2.7 V 且 FBX 電壓在穩(wěn)壓電壓的 5%（如果 VFBX = 1.6 V 時為 80 mV，如果 VFBX = –0.8 V 時為 40 mV）以內時，PGOOD 上的集電極開路下拉斷言。

圖 5：引腳 PGood 上的信號

最大電流

在圖 6 中，我們可以通過改變負載來觀察輸出電壓的曲線圖。如您所見，電壓保持穩(wěn)定在 12 V，9 Ω、10 Ω、11 Ω 和 12 Ω 的負載分別對應于 1.3 A、1.2 A、1.09 A 和 1 A 的電流。對于較低的阻抗，電壓明顯降低并使集成電路承受壓力。

圖 6：不同負載下的輸出電壓分析



審核編輯：劉清