测试步骤:首先对模型功能及典型电路进行测试,然后分析和验证论文中恒流源电路!
芯片lm2596内部电路结构
芯片内部结构
1、ps:ps5v/1a——5v/1a直流电源测试
12v输入、5v/1a输出降压电源
仿真设置
测试波形
v(onoff)为低电平时系统正常工作,开始为软启动过程,然后进行恒压工作模式。
sw与输出电压波形:sw为高时输出电压上升,sw为低时输出电压下降;
开关周期6.7us——开关频率150khz
2、ps:ps5v/3a——5v/3a直流电源测试
参考电路
12v输入、5v/3a输出降压电源
测试波形
v(onoff)为低电平时系统正常工作,开始为软启动过程,然后进行恒压工作模式。
sw与输出电压波形:sw为高时输出电压上升,sw为低时输出电压下降;
开关周期6.7us——开关频率150khz
3、ps:ledps——370ma恒流源时域测试
参考论文:《基于dcdc开关稳压器的大功率led恒流驱动设计》
参考电路:370ma恒流源电路
环路稳定时:cf3=100n、rf=100meg
环路振荡时:cf3=1p、rf=100m
时域与频域同时对比测试!
u2与u3补偿频率一致,采用10倍法则
恒流源仿真电路:开始时负载为20欧姆,电源工作于恒流源模式370ma——
i(rl)×rs×((r3+r4)/r4)=1.235+0.4(等效二极管d5 导通压降),i(rl)=16.3/44=370ma,2ms开始恒流,4ms负载电阻增大时电流降低;
4ms时负载变为50+20=70欧姆,稳定后电源工作于恒压模式16.3v——
v(out)为输出电压波形,恒流时输出电压为恒流值与负载电阻乘积,当负载变轻时为恒压输出,输出电压约为(1.235+0.4(二极管d5 导通压降))×(r8+r9)/r9=16.3v
仿真设置
恒流工作:输出电流365ma、输出电压7.346v
测试波形:i(rl)为负载电流波形i(rl)×rs×((r3+r4)/r4)=1.235+0.4(等效二极管d5 导通压降),i(rl)=16.3/44=370ma,2ms开始恒流,4ms负载电阻增大时电流降低;
v(out)为输出电压波形,恒流时输出电压为恒流值与负载电阻乘积,当负载变轻时为恒压输出,输出电压约为(1.235+0.4(二极管d5 导通压降))×(r8+r9)/r9=16.3v;
v(sw)为开关波形
恒压工作:输出电压16.1v、输出电流229ma
4、ps:ledps stable——370ma恒流源稳定性测试
5.1恒流工作稳定性测试——时域与频域同时对比测试!
5.1.1电路正常工作:
环路稳定时:cf1=100n、rf=100meg
环路振荡时:cf1=1p、rf=100m
电路正常工作时的频域测试电路
环路增益与相位频率特性曲线
环路增益为0db时的相位裕度为55.6度——电路稳定工作
环路稳定时:cf3=100n、rf=100meg
环路振荡时:cf3=1p、rf=100m
时域与频域同时对比测试!
电路正常工作时的时域测试电路
电路正常工作时的瞬态测试波形:输出电流367ma、输出电压7.383v
5.1.2电路振荡未正常工作:
环路稳定时:cf1=100n、rf=100meg
环路振荡时:cf1=1p、rf=100m
时域与频域同时对比测试!
电路振荡时的频域测试电路
环路增益与相位频率特性曲线
环路增益为0db时的相位裕度为25.8度——电路振荡
环路稳定时:cf3=100n、rf=100meg
环路振荡时:cf3=1p、rf=100m
时域与频域同时对比测试!
电路振荡时时域测试电路
电路振荡时的瞬态测试波形
5.2 恒压工作稳定性测试
环路频域测试电路
环路增益与相位频率特性曲线
环路增益为0db时的相位裕度为57度——电路稳定工作
电路稳定工作时的时域测试电路:负载电阻为20+50=70欧姆
电路稳定工作时的瞬态测试波形
输出电压、电感电流与开关电压波形:输出电压16.1v
5、ps:over temp——过热保护电路测试
过热保护电路
r14实现滞环功能:
温度超过设定值时vt变低,通过r14使得ot电压更低;
温度恢复正常值时vt变高,通过r14使得ot电压更高;
vt为高时过热保护无效,vt为低时过热保护起作用、电源停止工作;
开机时vt为高。
瞬态仿真设置
测试波形与数据:
运放正输入v(ot)高于负输入v(ref)时输出为v(vt)高,否则为低;
热敏电阻v(temp)由高变低并且小于3.26k时v(vt)边低——过热保护起作用;
热敏电阻v(temp)由低变高并且大于5.08k时v(vt)变高——过热保护失效;
实现滞环过热保护!
6、ps:undervlotageprotect——输入vin欠压保护电路测试
欠压保护电路
r7实现滞环功能:
输入电压vin超过设定值时vupro变高,通过r7使得vo电压更高;
输入电压vin低于设定值时vupro变低,通过r7使得vo电压更低;
vupro为高时欠压保护无效,vupro为低时欠压保护起作用、电源停止工作;
开机时vupro为高。
瞬态仿真设置
测试波形与数据:
运放正输入v(vo)高于负输入v(2v5)(2.5v参考电压)时输出v(vupro)为高,否则为低;
输入电压v(in)由高变低并且小于7.25v时v(vupro)变低——欠压保护起作用;
输入电压v(in)由低变高并且大于14.03v时v(vupro)变高——欠压保护失效;
实现滞环欠压保护!
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