在电源设计中介绍Spice模型

为了更好地理解电子学，设计师必须学习理论和实践。但为了更好地理解这些概念，有必要进行电子模拟，并可能“接触”创建的电路。接下来的教程在电源电路的每个点或节点中逐步进行模拟，以完美地了解电子元件在不同工作条件下的行为。教程附有大量图像和图形。使用的主要电子软件是LTspice。它是一种高性能 SPICE 仿真软件、原理图捕获和波形查看器，具有增强功能和模型，可简化模拟电路的仿真。

世界电压

直流电压和交流电压

我们看一下图1的接线图：里面有两个电路。第一个电路（顶部）使用电池提供直流电压。第二个电路（底部）提供频率为 60 Hz 的正弦交流电压。

图 1：CC 和 AC 发电机

在图 2所示的图中，我们可以注意到不同的信号：

黄色轨迹：电池 V 产生的 230-V 直流电压

绿色轨迹：由正弦发生器 V 产生的 325V 正弦交流电压

灰色轨迹：0 V 地电压

图 2：CC 和 AC 曲线

在图中，我们还可以看到：

垂直橙色线：零峰值电压，等于 325 V

垂直白线：峰峰值电压，等于 650 V

请注意，正弦电压的 RMS 值为 230 V，尽管峰值达到 325 V。 实际上，对负载产生的影响与 230 V 电池的直流电压相同。

直流电压

对于大多数设备，交流电压不可用。有必要让它直接。将交流电转换为直流电的元件称为整流器。将交流电转换为直流电的最常见方法是使用一个或多个二极管，让电流沿一个方向通过。产生的直流电不是稳定电压而是脉动电压。对于许多直流电路，纹波可能是一个大问题。需要额外的过滤来使脉动信号变平（图 3）。在原理图中，您可以看到 1N4007 二极管的 SPICE 模型，能够承受 1，000 V 的电压。

图 3：该电路消除了来自输入的替代信号。

纹波量取决于负载（在本例中为 100 Ω）和与其并联的电解电容器的值。大容量允许非常低的纹波。图 4显示了三个输出电压，使用不同的电容值，如下所示：

灰色信号：正半波

青色信号：使用 100-µF 电容器输出（高纹波）

红色信号：带有 1，000-µF 电容器的输出（中等纹波）

绿色信号：输出带有 10，000-µF 电容器（纹波非常低）

图 4：使用不同电容值的三个输出电压

二极管降低输出电压

重要的是要知道由二极管组成的整流桥会导致 1.4 V 的压降。理想的二极管没有这种影响。肖特基二极管的影响较小。图 5显示了由于二极管的存在，输出电压不能等于输入峰值的事实。

图 5：二极管的存在降低了输出电压。

结论

所有电子产品均由精确的数学公式调节。电解电容容量的计算也遵循这个规律。

审核编辑：郭婷