电源设计说明：模拟转换器

在本教程中，我们将使用 ADI 公司生产的稳压器进行仿真。使用的主要电子软件是 LTspice，这是一种高性能 SPICE 仿真软件、原理图捕获和波形查看器，具有增强功能和模型，可简化模拟电路的仿真。

AD I 的模型

LTspice 允许用户在设备库中使用 LTspice 附带的数千种设备模型；ADI 公司的部件号以“AD”开头，而凌力尔特的部件号以“LT”开头。在接下来的模拟中，我们将使用 LT3959 转换器。它是一种宽输入范围、电流模式 DC/DC 控制器，能够从单个反馈引脚调节正或负输出电压。它可以配置为升压、SEPIC 或反相转换器。它具有一个内部低侧 N 沟道 MOSFET，额定电流为 6A，电压为 40V，由 VIN 或 DRIVE 提供的内部稳压电源驱动。LT3959 的工作频率可以通过一个外部电阻器设置在 100kHz 至 1MHz 的范围内，或者可以使用 SYNC 引脚同步到一个外部时钟。在图 1 中，

图 1：LT3959 转换器的典型应用

在方案中，我们可以看到以下元素，基于使用的组件：

输入电压：3.3V

输出电压：12V

负载：12Ω

第一个模拟（图 2）涉及输入电压（V IN，黄色）和输出电压（V OUT，绿色）的图表。输出电压在大约 4 ms 后达到 12 V。

图 2：输入和输出电压

引脚上的电压

执行 20 ms 瞬态仿真并观察到 ​​LT3959 转换器各个引脚的信号很有趣（见图 3 中的图表）。

图 3：LT3959 转换器引脚上的电压

在电路的各个点观察到以下信号：

V(out) 在引脚驱动（白色信号）

V(in) 在 V IN引脚（黄色信号）

V(n006) 引脚 SS（绿色信号）

V(n008) 在 Rt 引脚（红色信号）

V(n009) 在 Vc 引脚（青色信号）

v(n007) 在 FBX 引脚（粉红色信号）

电路效率

电路效率的计算始终是至关重要且极其重要的一点，尤其是在电源和转换器方面。在电路工作条件下（V IN = 3.3 V，V OUT = 12 V，负载 = 12 Ω，I OUT = 1 A），效率约为 90.659%，使用公式计算：

集成电路消耗的功率仅为 668 mW，使用此运算计算：

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)

开关电压

让我们根据开关电压从动态的角度来检查电路。首先，让我们看看图 4 中 LT3959 转换器的 SW 引脚上产生的图形。这是位于集成电路 SW 引脚上的电气节点，连接到二极管 D1 的阳极和电感器 L1 . 在这种情况下，在 SW 引脚上，我们发现频率约为 300 kHz 且周期约为 3.3 µs 的矩形脉冲。

图 4：SW 引脚上的开关信号

这个转换器很有趣。现在让我们看看图 5中的模拟信号。引脚 PGOOD 是一个输出就绪状态引脚。当 INTVCC 大于 2.7 V 且 FBX 电压在稳压电压的 5%（如果 VFBX = 1.6 V 时为 80 mV，如果 VFBX = –0.8 V 时为 40 mV）以内时，PGOOD 上的集电极开路下拉断言。

图 5：引脚 PGood 上的信号

最大电流

在图 6 中，我们可以通过改变负载来观察输出电压的曲线图。如您所见，电压保持稳定在 12 V，9 Ω、10 Ω、11 Ω 和 12 Ω 的负载分别对应于 1.3 A、1.2 A、1.09 A 和 1 A 的电流。对于较低的阻抗，电压明显降低并使集成电路承受压力。

图 6：不同负载下的输出电压分析



审核编辑：刘清