TINA-TI（TM）模拟器中的电源产品仿真

欢迎观看本段有关TINA-TI 的视频教程。 TINA-TI 是德州仪器 (TI) 提供的免费 SPICE 仿真器。 在本视频中，我们将看一看 TINA-TI 中 内置的电源器件。 电源模型通常有两三个与器件 相关联的参考设计。 平均值模型是通常不显示 任何切换波形的基于频域的模型。 瞬态模型是更真切地 呈现器件实际结构并显示切换行为的 基于时域的模型。 让我们看一看TINA-TI 中内置的 电源器件内容。 我们单击 SPICE Macros，选择Switch Mode Power Supplies， 即 SMPS。 您可以看到，TINA-TI 中内置了 298 个器件。 这是一个很长的列表。 在 Voltage Regulator选项卡下，我们还有 稳压器、基准以及 LDO。 TINA-TI 中当前内置了 19 个。 让我们看一看 TINA-TIl 中内置的平均值模型的 示例电路中的一个， 而且我们将进行基于交流的仿真。 我们打开示例。 单击 SMPS 目录。 我们将使用 TPS54218。 我们加载位于列表顶部的平均值模型。 既然我们打开了电路， 您可以看一看IC 模型。 您将注意到，该模型缺失 大量引脚。 这是因为不影响器件内部的 电压环路的引脚已被移除。 您还将注意到，电感值 和切换频率是被传递给 模型的参数，因此， 当您更改电感器时， 您需要同时更改该值和 电感器的值。 您将看到，Comp 引脚、Vin、相位节点、接地 和 Vsense 都被找出，因为这些引脚 会直接影响环路的性能。 让我们运行快速仿真并查看结果。 为此，我们选择AC Analysis 并看一看 ACTransfer characteristic。 我们将以 10 赫兹的频率开始， 并以 1 兆赫结束。 如果我们向下滚动参考设计， 0 dB 交叉频率会被标记， 相补角也是如此。 让我们在刚刚创建的图中验证这一点。 为此，我们将使用光标。 我们将选择光标 A，将并其放置到游戏图中。 将 Y 轴值更改为 0 dB。 我们将在相位图中使用光标 B， 并更改其在X 轴上的频率 以匹配 0 dB 频率，即 51.02 千赫。 我们在 0 点交叉处有 60.92 度的 相补角。 现在，让我们看一看瞬态模型。 依次单击 File、Open Examples，再次转至 Switch Mode Power Supply。 我们将使用 TPS54331。 请注意，IC 中的所有引脚 全都显示在瞬态模型中， 因为瞬态模型与 IC 的实际 结构更为相似。 在本例中，设计已被设置为 在输出电压为 3.3 伏时，具有 15 伏的电压输入 和 3 安培的输出电流。 让我们运行仿真并看一看波形。 我们只需单击Analysis、Transient 即可。 我们将运行2.5 毫秒。 该仿真在 TINA-TI 中运行得非常快。 仿真完成后，我们将看一看 创建的波形。 现在，我们有相位节点、电压输入 和电压输出。 让我们放大相位节点 并看一看器件的切换行为。 您可以看到波形从 0 伏切换为 15 伏。 您还可以看到，输出是 3.32 伏。 如果您想查看切换对输出 波形的影响，我们将需要更改刻度。 让我们这样做吧。 现在，我们已经将刻度从 3.25 伏更改为 3.32 伏。 您可以看到纹波，或者说 切换行为对输出电压的影响。 比如说我们想要在此电路上运行负载瞬变。 我们只需向输出节点添加一个电流负载即可做到 这一点。 我们将选择源和电流发生器， 然后我们要将其放置在这里。 我们将连接电流发生器， 而且我们将根据之前得到的 仿真结果配置负载。 在本例中，我们将要使用一个分段线性源。 我们将让源的电流在该仿真的起点 与上一个仿真的终点之间 始终为 0，这个时长是 2.5 毫秒。 在第 2.6 毫秒，我们将添加 0.5 安培的电流脉冲。 我们将维持该电流脉冲不变，直至到达第 3 毫秒， 然后我们将在第 3.1 毫秒 移除该电流脉冲。 我们将对其进行测试，以确保脉冲看起来 符合我们的预期。 我们将单击 OK并放置该源。 现在，我们将要重新运行瞬态分析。 不过，我们将需要运行更长一段时间 以查看效果。 这一次，我们将运行 4 毫秒。 在仿真期间，如果您想要 查看该阶段的波形， 您也可以单击Preview 按钮。 只需单击Preview，窗口 便会出现，里面有在仿真中的 该点观察到的所有波形。 这里是新波形。 您可以看到额外电流在哪里被应用于 输出电压节点。 让我们放大以查看行为。 输出电压极大地受到了提供的 额外 0.5 安培电流的影响，因为它从 3.3 伏降至 光标所示的电平。 最低电平值仅为 2.9 伏左右， 然后恢复至其3.32 伏的稳压。 在本视频中，我们了解了 TINA-TI 中内置的电源模型。 我们仿真了平均值模型以获得波特图响应， 而且我们仿真了针对启动和负载瞬变的