为什么在设计可靠的电源时应考虑实际的电压源

在实际使用中，电源从来都不是理想的。要构建可靠的电源系统，需要考虑实际行为（包括寄生效应）。当我们使用电源时，我们确保DC-DC转换器（例如开关稳压器）能够承受一定的输入电压范围，并且能够以足够的电流从中产生所需的输出电压。输入电压通常被指定为一个范围，因为它通常没有精确调节。然而，为了使电源可靠运行，必须始终在开关稳压器允许的范围内提供输入电压。

例如，12 V电源电压的典型输入电压范围可能在8 V至16 V之间。 图1所示为降压转换器（降压拓扑），其从12 V标称电压产生3.3 V电压。

图1.降压型开关稳压器与系统的 （DC） 电压源一起显示。

然而，在设计DC-DC转换器时，仅仅考虑输入电压的最小值和最大值是不够的。图1显示降压转换器的正输入端有一个开关。此开关处于打开或关闭状态。开关速度应尽可能高，以便只发生低开关损耗。但是，这会导致脉冲电流在电源线上流动。并非每个电压源都能毫无问题地提供这些脉冲电流。因此，开关稳压器的输入端会出现压降。为了尽量减少这种情况，需要在电源的输入端安装备用电容器。这样的电容器显示为C在在图 1 中。

图2显示了图1中的电路，但这次是电源线路的寄生元件和电压源本身。电压源的内阻（R系列）、电源线（R、L电源线）的电感和电阻以及任何电流限制是电压源的关键特性，必须考虑这些特性，以确保开关稳压器的无故障运行。在大多数情况下，正确选择输入电容器可以确保电路的正常工作。第一种方法应该是采用C的推荐电容值在来自开关稳压器IC的数据手册。但是，如果电压源或电源线表现出特殊特性，则模拟电压源和开关稳压器的组合是有意义的。图3显示了使用ADI公司的LTspice仿真环境执行的仿真。®

图2.图1所示电路，但用寄生元件和电压源示出。

图3.利用LTspice进行仿真，用于检查开关稳压器输入电压的行为。

ADP2360降压转换器的仿真电路如图3所示。此处显示了使用理想电压源产生输入电压IN的简化形式。由于没有为电压源定义内阻，也没有为电压源和开关稳压器之间的电源线提供寄生值，因此定义的电压始终施加到V在ADP2360的引脚。因此，没有必要增加输入电容（C在).然而，在现实世界中，开关稳压器总是需要一个输入电容，因为电压源和电源线并不理想。如果LTspice等仿真环境也用于检查不同输入电容的行为，则必须使用具有内阻的电压源和具有电阻和电感寄生值的电源线，如图2所示。

审核编辑：郭婷