控制电路的SPICE仿真模型

控制电路的SPICE仿真模型

　　开关电源中的反馈控制电路现已广泛使用集成电路如SG1524（单环控制），UC1846（双环控制）等。

　　图1为集成电路SG1524的仿真模型符号。

　　其中，包括电压误差放大器E/A、比较器、振荡器（产生锯齿波），以及5V参考电压等。

　　图2  为锯齿波电压波形图。

　　由波形可以计算导通比。

图1  集成电路561524仿真模型符号                   图2 锯齿波电压波形图

　　式中 TO——延迟时间（如5μS）
　　x——开关晶体管的存储时间（如2 μS）
　　Umax及Umin——锯齿波峰值电压及最小电压；
　　Uk——控制电压（施加于比较器的输人端）。

　　图3为SG1524的等效电路模型。它主要由两部分组成，即误差放大器和比较器，此外还有参考电压Ur＝5V。

　　1）误差放大器

　　输人端①、②，输出端⑨、⑥，它由电压控制的电流源G1及电阻R1、电容C1等组成。

　　输人阻抗由电阻Ri＝100 kΩ及电容Ci＝1 pF模拟。

　　图3  SG1524的等效电路模型

　　放大器输出节点⑨（电压为Uk）由钳位电路限定电位上下限（由电压源Ua、Ub及二极管D3、D4组成）

　　2）比较器

　　放大器的输出端（节点⑨）Uk接到比较器输入端，其等效电路由三个电源组成。

　　（1）电压URC控制的电流源GD

　　（2）考虑晶体管存储时间的等效电流源IX，

　　IX=0.1tx/Ts                    (14-47)

　　（3）URO控制的电压源ED

　　ED＝0.01×URO＝d                    (14-48)

　　即比较器输出（节点⑩）导通比d

　　式中，URO＝（GD+IX）RO＝100d,URC=UK-Umin,UO=Umin

　　节点(21)、(22)分别接电压源Up及UM组成的钳位电路，即定节点20的电位（即导通比）最大值、最小值。

　　SG1524的仿真程序如下：

　　SPICE的程序输入语言，采用自由格式描述电路结构和元件参数。软件用改进节点法列方程，用牛顿一拉夫逊改进算法进行非线性分析，应用稀疏矩阵技术解线性代数方程组，瞬态分析中在求刚性微分方程数值解时，使用变阶变步长的隐式积分法（Gear法）。采用上述算法收敛快，数值解的稳定性好，SPIcE的使用方法可以参考有关手册。

　　因此只要将开关电源的各元件节点编号，将电路结构和元件参数值，按照规定的格式输入计算机，就可以对电路或系统进行仿真分析，包括输出计算结果、打印出瞬态时域响应特性或小信号频域特性等。