同步整流BUCK型DC-DC模塊TPS54310的平均SPICE模型

（圖10）TPS54310的平均SPICE模型內(nèi)部電路

表一

（圖12）TPS54310演示板直流和交流小信號(hào)仿真電路

（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(jiàn)（圖12），直流工作點(diǎn)標(biāo)注在圖上。得到的系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)頻率特性（幅頻和相頻）見(jiàn)（圖 13）。環(huán)路增益交越頻率為44KHz，過(guò)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(kāi)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(jiàn)（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(kāi)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(kāi)關(guān)模型來(lái)說(shuō)，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(guò)適當(dāng)修改也可以方便地建立它們的平均SPICE模型。