為什么在設(shè)計可靠的電源時應(yīng)考慮實際的電壓源

在實際使用中，電源從來都不是理想的。要構(gòu)建可靠的電源系統(tǒng)，需要考慮實際行為（包括寄生效應(yīng)）。當(dāng)我們使用電源時，我們確保DC-DC轉(zhuǎn)換器（例如開關(guān)穩(wěn)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(chǎn)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(diào)節(jié)。然而，為了使電源可靠運行，必須始終在開關(guān)穩(wěn)壓器允許的范圍內(nèi)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(zhuǎn)換器（降壓拓撲），其從12 V標稱電壓產(chǎn)生3.3 V電壓。

圖1.降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器與系統(tǒng)的 （DC） 電壓源一起顯示。

然而，在設(shè)計DC-DC轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換器的正輸入端有一個開關(guān)。此開關(guān)處于打開或關(guān)閉狀態(tài)。開關(guān)速度應(yīng)盡可能高，以便只發(fā)生低開關(guān)損耗。但是，這會導(dǎo)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(guān)穩(wěn)壓器的輸入端會出現(xiàn)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(nèi)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(guān)鍵特性，必須考慮這些特性，以確保開關(guān)穩(wěn)壓器的無故障運行。在大多數(shù)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(yīng)該是采用C的推薦電容值在來自開關(guān)穩(wěn)壓器IC的數(shù)據(jù)手冊。但是，如果電壓源或電源線表現(xiàn)出特殊特性，則模擬電壓源和開關(guān)穩(wěn)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(huán)境執(zhí)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(guān)穩(wěn)壓器輸入電壓的行為。

ADP2360降壓轉(zhuǎn)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(chǎn)生輸入電壓IN的簡化形式。由于沒有為電壓源定義內(nèi)阻，也沒有為電壓源和開關(guān)穩(wěn)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(xiàn)實世界中，開關(guān)穩(wěn)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(huán)境也用于檢查不同輸入電容的行為，則必須使用具有內(nèi)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