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
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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