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[参考译文] WEBENCH®︎工具/LM5022:如何在 VIN 以系统接地为基准的电路中使用 LM5022瞬态 PSPICE 模型(SPICE 节点0)?

Guru**** 2551110 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5022

请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/tools/simulation-hardware-system-design-tools-group/sim-hw-system-design/f/simulation-hardware-system-design-tools-forum/942269/webench-tools-lm5022-how-to-use-lm5022-transient-pspice-model-in-circuit-with-vin-referenced-to-system-ground-spice-node-0

器件型号:LM5022

工具/软件:WEBENCHRegistered设计工具

我在降压稳压器设计中使用了 LM5022、该设计将输入负电压降至  较小的负输出电压。 如果 LM5022 GND 引脚连接到 PSPICE 系统接地(零节点)、则使用 TI 提供的 LM5022瞬态电路模型、PSPICE 仿真电路可以正常运行。 但是、我无法将电路集成到更高级别的仿真中、这需要 LM5022输入引脚 VIN 以 PSPICE 系统接地为基准。 原因是 LM5022瞬态模型多次引用 PSPICE 系统接地(即 SPICE 节点0)、而不是器件的本地 GND 引脚。

我在许多 PSPICE 组件模型中遇到了这种限制、这些模型在内部以系统接地为基准、而不是以模型的本地引脚之一为基准。 通常、我发现一些权变措施涉及使用行为模型上下转换电压的繁琐方法。 但是、在这种情况下、所述负降压稳压器需要在更大的电路中运行、该电路会相对于公共接地点产生稳定的正负电压。

作为参考、下面随附了基于 LM5022的负电压稳压器的原理图、该原理图工作良好。  为了模拟更大的电路、在该电路中该稳压器构成了一个部件、我希望将系统接地连接到 LM5022 VIN 引脚、而不是 LM5022 GND 引脚、 但是、由于 LM5022瞬态模型的全局系统接地内部基准(节点0)、这会导致电路仿真错误。

(虽然与这项质询的主题无关、但我想避免不必要的有关大输出电容的问题、因为我提到在某些情况下、吸收从电感负载返回的能量是必需的: 大电容可防止输出电压在这种能量恢复期间过度增加。)

如果有人能够建议一种通用解决方案来解决已发布组件制造商的 SPICE 模型所遇到的全球此类接地基准问题、我们将不胜感激。 我想知道是否存在某种模型转换器、它将对节点0的所有引用替换为对指定子电路引脚的引用。 (我想一个人可以手动完成此操作、但我怀疑我可能会花几天时间尝试这样做、因为我不太熟悉 SPICE 语法。) 否则、可能有人会建议针对在具有公共接地的正负稳压器背景下使用该负稳压器电路所述的特定问题采取具体的解决方法。

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    尊敬的 David:

    感谢 您发帖。  您可能无法这样做、因为 PSpice 中的 GND 是全局节点、即其内部电路全部以0V 为基准。  因此在仿真中、您需要相对于 IC GND 对电路进行电平转换、即将 绝对 VIN 电压作为直流偏置添加到所有电路节点(外部电路)。  现在、您的输出电压是实际的 VOUT +|Vin|。  因此、您的结果应该是仿真电压减去|Vin|。

    谢谢、

    应用工程学 Yohao Xi

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    您好、 Youhao Xi、

    感谢您的快速响应。

    我不是很了解这个解决方案、原因可能是我没有充分描述我的问题。 我的查询所附的电路是我希望作为组合实体进行仿真的较大子系统的一小部分。 组合电路实际上在概念上非常简单、但由于 SPICE 模型的限制、我看不到如何组织仿真。 组合电路包括一个正负电压 VIN+和 VIN-、相对于一个公共节点、我一直将其称为接地。 一对降压稳压器生成一个减少的正输出电压和一个减少的负输出电压 VOUT+和 VOUT-、这同样与我称为接地的同一个公共节点有关。 图示电路是负降压稳压器。 正降压稳压器将是传统稳压器。

    我想以通常的方式将正降压稳压器 GND 节点参考接地、同时将负降压稳压器的输入参考接地、因为这是实际的电路拓扑。 然而、LM5022的 SPICE 模型实际上不支持这一点。 当然、我可以轻松地重命名节点、正如您可能建议的那样、这样 VIN-变为接地、我的中点接地变为 VIN+、VIN+变为 VIN++。 这当然可以解决与用作负降压稳压器的 LM5022相关的问题。 但是、问题将会转移到我选择的任何正降压稳压器、因为 SPICE 模型可能再次无法支持将其 GND 节点连接到除我已将 LM5022接地连接到的接地节点之外的任何节点。 因此、我仍然看不出如何配置两个降压稳压器、以便在接受 SPICE 模型限制的同时仿真真实条件。

    此致、

    David Drori、Novarex 技术企业

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    尊敬的 David:

    如果您有一个更大的系统需要仿真、恐怕我没有解决方案。  为了使其正常工作、应更改整个 LM5022模型、以浮接地为基准、您可以将其设置为任何电路节点。

    或者、您能否仅对 LM5022部分进行单独仿真、而在更大的系统中、只需将 LM5022的输出轨替换为直流电压源?  这可以简化您的工作吗?   

    谢谢、

    Youhao

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    您好、Youhao Xi、

    我想在更大的仿真中保留实际的 LM5022设计、因为正负降压稳压器输出随后转换为可能会感应加载的交流电压。 除其他外、我希望对电感加载时的电路行为进行仿真、尤其是观察当能量由负载电感重新生成并在合成交流周期的一部分将电流泵回稳压器输出时、降压稳压器及其大输出电容的行为。

    遗憾的是、您同意我的疑虑、即我必须修改 TI LM5022 SPICE 模型以引用 LM5022 GND 节点、而不是 SPICE 全局接地。 我假设这需要以下内容:

    1. 在 LM5022主子电路中更改所有对节点0的引用以及对 LM5022 GND 引脚的引用。
    2. 向引用节点0的所有低级子电路添加一个 GND 输入节点、并将所有这些对节点0的引用替换为对添加的 GND 输入节点的引用。

    您能否确认这是所需的、并指出我可能遇到的任何潜在障碍、因为我承认我对 SPICE 语法不是很熟悉。

    TI 模型在内部引用全局节点0而不是器件自己的 GND 节点、是否有任何特殊原因? 使用全局节点0似乎可以确保不能像在我的应用中那样在多个器件连接到不同节点的 GND 引脚的拓扑中对器件进行仿真。 在内部引用全局节点0的器件模型中、是否有任何优势超越了此做法对用户仿真设计的限制? 我想知道、您是否可以将此问题提请 TI SPICE 模型开发人员注意、因为这是一个肯定会影响各种 TI SPICE 模型的一般问题、而不是仅限于 LM5022模型。

    此致、

    David Drori、Novarex 技术企业

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    尊敬的 David:

    首先、您是正确的、需要进行必要的更改。  

    关于该模型、 您可以想象、行为模型中使用了许多运算放大器和逻辑电路以及基准电压。  建模不是一项简单的任务、使用建模中的全局节点0可以防止错误并促进工作。  毕竟、大多数应用和设计都不会在浮动"接地"上使用电路。   抱歉、当我们的工程师创建模型时、您的用例似乎未被考虑。  我们从您的帖子中注意到了这一点、我们正在考虑在未来的工作中考虑这一点。  

    谢谢您、  

    Youhao

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    尊敬的 Youhao Xi:

    感谢您在这方面的帮助。 我将此问题标记为已解决。

    此致、

    David Drori、Novarex 技术企业

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    尊敬的 Youhao Xi:

    我很高兴能够告诉您、我现在已经创建了 TI LM5022 PSPICE 模型的修改版本、并成功地将其整合到了更大的仿真中。 这需要几个小时、因为我不是很熟悉 SPICE 语法、因此我不得不在过程中解决一些问题。 下一次、该过程将更加简单。

    无论如何、我很惊讶地听到您的印象、即在大多数情况下、工程师不需要浮动器件、可以使用参考 SPICE 全局接地节点而不是本地接地引脚的模型。 根据我的经验、开关电源通常涉及浮动器件。 至少两个器件参与仿真后、如果它们的接地引脚需要连接到不同的节点、那么如果它们的模型引用全局接地而不是器件接地、则会成为问题。 因此、非常感谢您决定将我的建议转达给相关工程部门、他们将努力纠正一般问题、并希望避免在将来开发的库模型中引用全局 SPICE 模型。

    如果您希望我共享修改后的 LM5022库模型、我将很乐意这样做、但我无法保证其正确性。 正如我说过的、它在我的应用中似乎正常工作、VIN 引脚连接到全局接地、GND 引脚连接到-48伏。

    再次感谢您的帮助和耐心。

    此致、

    David Drori、Novarex 技术企业