为什么在设计可靠的电源时应考虑实际的电压源

在实际使用中,电源从来都不是理想的。要构建可靠的电源系统,需要考虑实际行为(包括寄生效应)。当我们使用电源时,我们确保dc-dc转换器(例如开关稳压器)能够承受一定的输入电压范围,并且能够以足够的电流从中产生所需的输出电压。输入电压通常被指定为一个范围,因为它通常没有精确调节。然而,为了使电源可靠运行,必须始终在开关稳压器允许的范围内提供输入电压。
例如,12 v电源电压的典型输入电压范围可能在8 v至16 v之间。 图1所示为降压转换器(降压拓扑),其从12 v标称电压产生3.3 v电压。
图1.降压型开关稳压器与系统的 (dc) 电压源一起显示。
然而,在设计dc-dc转换器时,仅仅考虑输入电压的最小值和最大值是不够的。图1显示降压转换器的正输入端有一个开关。此开关处于打开或关闭状态。开关速度应尽可能高,以便只发生低开关损耗。但是,这会导致脉冲电流在电源线上流动。并非每个电压源都能毫无问题地提供这些脉冲电流。因此,开关稳压器的输入端会出现压降。为了尽量减少这种情况,需要在电源的输入端安装备用电容器。这样的电容器显示为c在在图 1 中。
图2显示了图1中的电路,但这次是电源线路的寄生元件和电压源本身。电压源的内阻(r系列)、电源线(r、l电源线)的电感和电阻以及任何电流限制是电压源的关键特性,必须考虑这些特性,以确保开关稳压器的无故障运行。在大多数情况下,正确选择输入电容器可以确保电路的正常工作。第一种方法应该是采用c的推荐电容值在来自开关稳压器ic的数据手册。但是,如果电压源或电源线表现出特殊特性,则模拟电压源和开关稳压器的组合是有意义的。图3显示了使用adi公司的ltspice仿真环境执行的仿真。®
图2.图1所示电路,但用寄生元件和电压源示出。
图3.利用ltspice进行仿真,用于检查开关稳压器输入电压的行为。
adp2360降压转换器的仿真电路如图3所示。此处显示了使用理想电压源产生输入电压in的简化形式。由于没有为电压源定义内阻,也没有为电压源和开关稳压器之间的电源线提供寄生值,因此定义的电压始终施加到v在adp2360的引脚。因此,没有必要增加输入电容(c在).然而,在现实世界中,开关稳压器总是需要一个输入电容,因为电压源和电源线并不理想。如果ltspice等仿真环境也用于检查不同输入电容的行为,则必须使用具有内阻的电压源和具有电阻和电感寄生值的电源线,如图2所示。


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