LTspice：使用随时间变化的指数源对瞬态进行建模

作者：Mitchell Lee and Gabino Alonso

使用浪涌抑制器或热插拔控制器时，有时需要模拟具有指定电压或电流瞬变的电路行为。这些瞬变通常使用双指数波形进行建模，其特征是峰值电压、上升时间（通常为10%–90%）、下降至峰值电压的50%时间和串联电阻。

广义指数波形

LTspice具有双指数函数（EXP），非常适合通过电压源对瞬变进行建模。但是，它并不像用t填充参数那么简单®上升， t秋天和 V峰.相反，EXP 函数使用标准参数：V初， V脉冲、上升延迟、下降延迟、抬头和下降头。

EXP 电压源参数

t 的简单模型秋天：t上升>50：1

对于其中 t秋天： t上升 >50 ： 1 其中 t秋天定义为 100%–50% 和 t上升定义范围为10%–90%，您可以对EXP功能参数使用以下转换，并在电压源的寄生属性下，输入适当的串联电阻或将其作为单独的元件添加到原理图中：

VINITAL = 0
VPULSED = VPEAK • 1.01
Rise Delay = 0 (for no delay)
Rise Tau = tRISE/2.2
Fall Delay = tRISE
Fall Tau = tFALL • 1.443

下面是一个使用EXP功能的非重复脉冲波形示例，上升时间为10μs，下降时间为1，000μs，峰值为600V，串联电阻为50Ω。

EXP 电压源设置示例，用于 10μs 上升时间和 1，000μs 下降时间，600V 峰值

采样EXP电压源，上升时间为10μs，下降时间为1，000μs，峰值为600V

下面的波形显示了上述EXP电压源开路的结果，V根，并用 TVS 夹具 V 夹紧在.还显示了TVS的瞬时功耗（Alt +左键单击）。第二个波形突出显示上升时间部分。

EXP 电压源的结果波形

EXP电压源上升时间的详细信息

瞬变的重复突发

为了模拟电快速瞬变中的重复突发瞬变，LTspice为EXP功能提供了一种扩展语法，该语法未记录在案，在标准元件编辑器中不可用。

EXP（V1 V2 Td1 Tau1 Td2 Tau2 Tpulse Npulse Tburst)

其中 Tpulse 是脉冲周期，Npulse 是每个突发的脉冲数，Tburst 是重复突发周期。要将它们添加到现有的 EXP 功能中，请右键单击原理图中直接编辑 EXP 文本字符串。

以下示例显示了周期为10μs的75个瞬变的突发。

EXP（0 1.10 0 1.16n 1n 63.5n 10u 75)

瞬变脉冲

通过在 EXP 表达式中添加突发，我们可以以 300ms 的间隔重复“瞬态突发”。

EXP（0 1.10 0 1.16n 1n 63.5n 10u 75 300m)

瞬变的重复突发

t 的两个源模型秋天： t上升< 50：1

对于其中 t秋天： t上升< 50 ： 1，使用单个EXP功能实现上升沿和下降沿具有挑战性。相反，请尝试使用两个串联的电压源：

用于上升沿的分段线性 （PWL） 函数，其中

time1 = 0
value1 = 0
time2 = tRISE (where tRISE is 0%–100%)
value2 = VPEAK

• An EXP function for the falling edge where

VINITIAL = 0
VPULSED = −VPEAK
Rise Delay = tRISE
Rise Tau = (tFALL − tRISE) • 1.443 (falling edge of the waveform)
Fall Delay = 1K (places the second exponential beyond the simulation time)

下面是使用EXP和PWL功能的非重复脉冲波形配置示例，具有8μs上升时间、20μs下降时间、600V峰值和50Ω串联电阻。

示例EXP和PWL电压源，上升时间为8μs，下降时间为20μs，峰值为600V

审核编辑：郭婷