測試步驟:首先對模型功能及典型電路進行測試,然后分析和驗證論文中恒流源電路!
芯片LM2596內部電路結構
芯片內部結構
1、PS:PS5V/1A——5V/1A直流電源測試
12V輸入、5V/1A輸出降壓電源
仿真設置
測試波形
V(ONOFF)為低電平時系統正常工作,開始為軟啟動過程,然后進行恒壓工作模式。
SW與輸出電壓波形:SW為高時輸出電壓上升,SW為低時輸出電壓下降;
開關周期6.7us——開關頻率150kHz
2、PS:PS5V/3A——5V/3A直流電源測試
參考電路
12V輸入、5V/3A輸出降壓電源
測試波形
V(ONOFF)為低電平時系統正常工作,開始為軟啟動過程,然后進行恒壓工作模式。
SW與輸出電壓波形:SW為高時輸出電壓上升,SW為低時輸出電壓下降;
開關周期6.7us——開關頻率150kHz
3、PS:LEDPS——370mA恒流源時域測試
參考論文:《基于DCDC開關穩壓器的大功率LED恒流驅動設計》
參考電路:370mA恒流源電路
環路穩定時:CF3=100n、RF=100meg
環路振蕩時:CF3=1p、RF=100m
時域與頻域同時對比測試!
U2與U3補償頻率一致,采用10倍法則
恒流源仿真電路:開始時負載為20歐姆,電源工作于恒流源模式370mA——
I(RL)×Rs×((R3+R4)/R4)=1.235+0.4(等效二極管D5 導通壓降),I(RL)=16.3/44=370mA,2ms開始恒流,4ms負載電阻增大時電流降低;
4ms時負載變為50+20=70歐姆,穩定后電源工作于恒壓模式16.3V——
V(OUT)為輸出電壓波形,恒流時輸出電壓為恒流值與負載電阻乘積,當負載變輕時為恒壓輸出,輸出電壓約為(1.235+0.4(二極管D5 導通壓降))×(R8+R9)/R9=16.3V
仿真設置
恒流工作:輸出電流365mA、輸出電壓7.346V
測試波形:I(RL)為負載電流波形I(RL)×Rs×((R3+R4)/R4)=1.235+0.4(等效二極管D5 導通壓降),I(RL)=16.3/44=370mA,2ms開始恒流,4ms負載電阻增大時電流降低;
V(OUT)為輸出電壓波形,恒流時輸出電壓為恒流值與負載電阻乘積,當負載變輕時為恒壓輸出,輸出電壓約為(1.235+0.4(二極管D5 導通壓降))×(R8+R9)/R9=16.3V;
V(SW)為開關波形
恒壓工作:輸出電壓16.1V、輸出電流229mA
4、PS:LEDPS stable——370mA恒流源穩定性測試
5.1恒流工作穩定性測試——時域與頻域同時對比測試!
5.1.1電路正常工作:
環路穩定時:CF1=100n、RF=100meg
環路振蕩時:CF1=1p、RF=100m
電路正常工作時的頻域測試電路
環路增益與相位頻率特性曲線
環路增益為0dB時的相位裕度為55.6度——電路穩定工作
環路穩定時:CF3=100n、RF=100meg
環路振蕩時:CF3=1p、RF=100m
時域與頻域同時對比測試!
電路正常工作時的時域測試電路
電路正常工作時的瞬態測試波形:輸出電流367mA、輸出電壓7.383V
5.1.2電路振蕩未正常工作:
環路穩定時:CF1=100n、RF=100meg
環路振蕩時:CF1=1p、RF=100m
時域與頻域同時對比測試!
電路振蕩時的頻域測試電路
環路增益與相位頻率特性曲線
環路增益為0dB時的相位裕度為25.8度——電路振蕩
環路穩定時:CF3=100n、RF=100meg
環路振蕩時:CF3=1p、RF=100m
時域與頻域同時對比測試!
電路振蕩時時域測試電路
電路振蕩時的瞬態測試波形
5.2 恒壓工作穩定性測試
環路頻域測試電路
環路增益與相位頻率特性曲線
環路增益為0dB時的相位裕度為57度——電路穩定工作
電路穩定工作時的時域測試電路:負載電阻為20+50=70歐姆
電路穩定工作時的瞬態測試波形
輸出電壓、電感電流與開關電壓波形:輸出電壓16.1V
過熱保護電路
R14實現滯環功能:
溫度超過設定值時VT變低,通過R14使得OT電壓更低;
溫度恢復正常值時VT變高,通過R14使得OT電壓更高;
VT為高時過熱保護無效,VT為低時過熱保護起作用、電源停止工作;
開機時VT為高。
瞬態仿真設置
測試波形與數據:
運放正輸入V(OT)高于負輸入V(REF)時輸出為V(VT)高,否則為低;
熱敏電阻V(Temp)由高變低并且小于3.26k時V(VT)邊低——過熱保護起作用;
熱敏電阻V(Temp)由低變高并且大于5.08k時V(VT)變高——過熱保護失效;
實現滯環過熱保護!
6、PS:UndervlotageProtect——輸入VIN欠壓保護電路測試
欠壓保護電路
R7實現滯環功能:
輸入電壓VIN超過設定值時Vupro變高,通過R7使得Vo電壓更高;
輸入電壓VIN低于設定值時Vupro變低,通過R7使得Vo電壓更低;
Vupro為高時欠壓保護無效,Vupro為低時欠壓保護起作用、電源停止工作;
開機時Vupro為高。
瞬態仿真設置
測試波形與數據:
運放正輸入V(Vo)高于負輸入V(2V5)(2.5V參考電壓)時輸出V(Vupro)為高,否則為低;
輸入電壓V(IN)由高變低并且小于7.25V時V(Vupro)變低——欠壓保護起作用;
輸入電壓V(IN)由低變高并且大于14.03V時V(Vupro)變高——欠壓保護失效;
實現滯環欠壓保護!
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