使用TINA-TITM模拟器仿真电源产品

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 电源器件通常会有2-3个 与器件相关的模型与参考设计 其中平均值模型是基于频率的模型 通常不能进行任何瞬态仿真 而瞬态模型是基于时域的模型 能够更真实地呈现器件的实际结构 并展示其瞬态行为 让我们看一看 TINA-TI 中内置的电源器件内容 我们单击制造商模型 点击 SMPS 按钮即开关电源 我们可以看到 TINA-TI 内置的 298 个开关电源的模型 这是一个很长的列表 然后让我们点击一下线性稳压器的按钮 这里主要是包括了线性稳压器 以及参考等模型 TINA-TI 进行了19个 下面让我们看一看 TINA-TI 内置的 一个平均值模型的示例电路 我们将以此电路进行交流仿真 我们打开示例 单击例子 找到 Smps 目录 这里我们用 TPS54218 然后打开位于顶端的平均值模型 打开电路后让我们看一看 IC 模型 你将注意到跟实际 IC 相比 很多引脚都不见了 这是因为这些引脚不影响 器件内部电压环路 所以将被移除 另外你还能注意到 因为电感值跟开关频率 都会影响环路相应 它们是要传递给模型的一些参数 所以当你要更改电感值的时候 你必须同时在 IC 内部 更改对应的电感值跟开关频率的参数 此外 模型上你看到 VIN、VSENSE COMP、PH、开关点 VG GND 引脚都被保留 因为这些引脚都会直接影响到 环路的性能 让我们进行快速仿真 并查看结果 选择交流分析 交流传输特性 这里我们会选择起始频率是 10Hz 终止频率是1兆 点击确定 如果我们查看这个参考设计的结果 我们看到在图中它标出了 我们的 0dB 交越频率点 以及我们的相位裕度 那下面我们在我们的 仿真结果中验证这一点 首先我们选择光标 A 把它放在我们的增益曲线上 然后我们在 Y 轴上 输入 0dB，回车 这个时候光标 就会跳到对应 Y 轴 0dB 的位置 这个时候显示我们的 0dB 交越频率是 51.02K 然后我们选择光标 B 把它放到相位曲线上 同时我们把光标 B 的 X 轴这频率值 改成跟光标 A 一样 51.02K 回车 那这个时候 它就跳到跟 A 同样的一个位置上 那这也显示 我们的相位裕度有60.92度 下面让我们看一看瞬态模型 打开例子 选择 SMPS 开关电源 这次我们选择 TPS54331 点击打开 观察 IC 的模型 我们会发现 IC 的所有引脚 都在这个瞬态模型中 跟我们实际 IC 的结构更为相似 而在本例中 电路已经被设置成 15V 输入 3.3V、3A 的输出 让我们快速进行仿真并查看波形 点击瞬态分析 我们把分析时间设成2.5个毫秒 我们可以看到在仿真结果中 有开关点的波形 输入电压波形以及输出电压波形 如果您需要仔细观察开关点波形 我们可以把它放大 那我们可以看到开关点的电压 从 0到15V 之间跳变 然后我们的输出电压大概在 3.31V 如果您想仔细观察 由于我们开关所造成的输出电压纹波 我们可以把输出电压波形的 Y 轴的 刻度做一个调整 我们把它调整成 3.31V 下限 到 3.32V 的上限 确定 这样我们就能够看到由于器件的开关 所造成的一个输出电压纹波的一个波形 如果我们要在这个电路上 运行负载瞬变仿真 那我们只需要在输出端 加入一个电流负载即可 我们选择发生源电流发生器 把它放在这里 把它连接好 然后我们根据我们之前的仿真 对这个电流源进行配置 在本例中我们将使用分段线性源 我们要让电流源的输出 在电源稳定了以后 所以在开始我们是 0A 一直到达2.5毫秒 保持为零 在2.6毫秒的时刻我们输出 0.5A 一直维持到3毫秒的时刻 在3.1毫秒我们把电流恢复到0 我们可以用测试来看看这个波形 是否符合我们的预期 点击确定 让我们再次进行瞬态分析 这次我们会把分析时间改成4毫秒 在分析过程中 如果您想查看阶段性的仿真结果 可以点击预览 系统会给出 我们阶段性的一个仿真结果 等到分析完成后 系统会再次给出完整的分析结果 我们可以看到 由于在2.6毫秒处 一个 0.5A 的电流源加入 会导致我们的电源 从原来 3.32 伏降到最低的 2.91V 然后在30毫秒处 有一个电流源的电流从0.5 回到 0A 这个时候我们的电压 会回到正常的 3.32V 在本视频中 我们了解了 TINA-TI 中 内置的电源模型 我们使用平均值模型 仿真获得了电源环路响应的波特图 并且使用瞬态模型 仿真获得了 电源启动和负载瞬变时的波形 感谢您的关注