Spitzen, Überspannungen und Rauschquellen in LTSpice

Ich versuche, eine DC-DC-Stromversorgung in LTSpice zu simulieren (mit LT3748, 48 V Eingang, 5 V 3 A Ausgang).

Es gibt Bedenken hinsichtlich der Menge an Rauschen, die auf der 48-V-Eingangsschiene sein wird, und deshalb wollen wir mit einem verrauschten Eingang simulieren (genaue Zahlen zu den Rauschpegeln sind auch Teil meiner Forschung, aber das wird eine andere Frage sein).

Um das Rauschen auf der Stromschiene zu simulieren, habe ich mit etwas Ähnlichem wie der Antwort auf diese Frage begonnen: Wie simuliert man Spannungsrauschen mit LTSpice? Verwendung von zwei Spannungsquellen zur Stromversorgung, die durch Widerstände voneinander getrennt sind:Zwei Eingangsspannungen, die jeweils in 100R-Widerstände vor der Stromschiene münden

Dies ergibt dann eine verrauschte Ausgabe, basierend auf der Einstellung von SIG und NOISE. Meine Frage ist; Wenn ich weiß, was ich auf der Stromschiene haben möchte, wie stelle ich die Spannungen von NOISE ein, um mir die gewünschte Spitze usw. zu geben? Die aktuelle Auslosung wird eindeutig eine Rolle spielen, aber das ist ein Teil dessen, was ich zu messen versuche. Gibt es eine Möglichkeit herauszufinden, wie hoch meine Spannungsspitzen an V2 sein sollten, um basierend auf dem Wert von R9 und R8 eine Überspannungsspitze von 200 V auf der IN-Schiene zu erhalten?

Ich sollte hinzufügen, dass die NOISE-Simulation in LTSpice nicht wirklich das ist, wonach ich suche, ich betrachte mehr Überspannungen und Spitzen als Rauschen. Es gibt auch ein Problem mit dem Modell von LT3748 (und der Fehler, dass es zeitabhängig ist, wird ausgelöst), und daher werden die Spannungen an OUT nicht korrekt modelliert.

(Obwohl dies eine isolierte Versorgung ist, habe ich die Gründe auf beiden Seiten nicht isoliert, nur um das Zeichnen etwas schneller zu machen).

EDIT: Mir ist klar, dass es falsch war, wenn ich "Lärm" gesagt habe. Ich hätte "Überspannungen" und "Transienten" verwenden sollen, da sie eine bessere Beschreibung dessen sind, woran ich interessiert bin. Die Frage wäre also besser formuliert "Wie bringe ich eine Überspannung auf meine Eingangsschiene?". Mit dieser Frage hat PlasmaHH wahrscheinlich eine gute Antwort; Zwei Versorgungen in Reihe schalten, damit meine stabilen 48 V die Impulse darüber legen.

Wenn Sie genau wissen, wie Ihre Spannung aussehen soll, ist es oft viel einfacher, eine PWL-Datei dafür zu verwenden, als mehrere Spannungsquellen zusammenzufügen. Wenn Sie die Spannungsquellen trotzdem wollen, führt eine Reihenschaltung ohne Widerstände zu viel besseren Ergebnissen.
Schalten Sie die Rauschquelle (Sinuswelle oder auf andere Weise) in Reihe mit der Haupt-DC-Einspeisung - vergessen Sie die Widerstandskopplung - dies trübt das Problem nur.

Antworten (2)

Ich stimme der Idee von @PlasmaHH für die Verwendung von PWL zu. Wenn Sie nur wenige Datenpunkte benötigen, verwenden Sie direkt den Quelltyp PWL . Andernfalls fügen Sie die Werte in eine Textdatei ein und speisen Sie diese in die PWL ein. Excel ist dafür gut geeignet, exportieren Sie als .csv-Datei. Auf diese Weise können alle erdenklichen Daten in eine Spannung umgewandelt werden.

Dies kann neben der Spannung auch für andere Grundelemente funktionieren. Angenommen, Sie wollten einen stark variierenden Widerstand:

  • Erstellen Sie eine neue Spannungsquelle, sagen wir V3. Erden Sie ein Ende davon.
  • Erstellen Sie ein neues Netzlabel, z. B. V3val, und verbinden Sie es mit der V3-Quelle.
  • Setzen Sie die Datenpunkte in die PWL-Datei von V3 (verwenden Sie ganze Zahlen, nicht "10k".)
  • Fügen Sie einen Widerstand hinzu, sagen Sie R5, und ändern Sie den Wert "R" in "R = V (V3val)".

Dann wird der Widerstand von R5 als die von V3 erzeugte "Spannung" modelliert.

Sie müssen sich bewusst sein, dass ein Geräusch nicht das andere Geräusch ist!?!? OK, Komponenten in linearen Schaltungen (z. B. Verstärker) erzeugen Rauschen, hauptsächlich thermisches Rauschen und 1/f-Rauschen. Diese Art von Rauschen würde ich als "Kleinsignalrauschen" bezeichnen, was bedeutet, dass es sich um kleine Signale handelt, die Sie anhand einer linearen Darstellung der zu untersuchenden Schaltung auswerten können. Die Rauscheigenschaften dieser beiden Spannungsquellen betreffen diese Art von Rauschen. Auch das Rauschverhalten eines Verstärkers kann man nur mit der Rauschsimulation simulieren, das ist eine Variante der AC-Simulation. Wenn Sie eine Zeitanalyse (TRAN, transient) eines Verstärkers durchführen würden, können Sie das Rauschen NICHT simulieren. OK, ich verwende einen fortschrittlichen Simulator namens Cadence Spectre, er hat eine transiente Rauschsimulation, aber ich erwarte nicht, dass LTSpice dies hat.

ABER hier haben wir es mit einer NICHT linearen Schaltung zu tun! Es ist ein Schaltwandler und hat daher keine "Kleinsignalübertragung" wie ein Verstärker. Sie können sein Verhalten nur simulieren, indem Sie eine transiente (Zeit-)Simulation ausführen. Wie ich bereits sagte, können Sie in einer transienten Simulation das Rauschen nicht simulieren.

Auch wenn von Rauschen in Bezug auf geschaltete Wandler gesprochen wird, ist dieses Rauschen nicht das thermische oder 1/f-Rauschen der einzelnen Komponenten (siehe oben). Gemeint ist der Störanteil der DC-Ausgangsspannung, also die Schwankungen dieser DC-Spannung. Obwohl es als (Schalt-)Rauschen bezeichnet wird, besteht der Unterschied darin, dass es hauptsächlich aus Störkomponenten (Harmonischen) der Schaltfrequenz des geschalteten Wandlers besteht. "Eigenes Rauschen" hingegen besteht (wie thermisches Rauschen) aus ALLEN Frequenzen.

Das Gute ist, dass Sie dieses Schaltgeräusch simulieren können, indem Sie eine Transientensimulation verwenden. Aber die Rauscheinstellungen der beiden Spannungsquellen haben keinen Bezug zu diesem Rauschen !

Sie möchten die Unterdrückung des Rauschens von der Eingangsspannung auf die Ausgangsspannung wissen. Dies wird als „Leitungsregulierung“ bezeichnet. Ich würde eine Sinuswellenquelle in Reihe mit einer Gleichstromversorgungsquelle schalten (entfernen Sie die Impulsquelle, es hat keinen Zweck) und der Versorgung eine kleine Welligkeit (100 mV) mit einer Frequenz von beispielsweise 10 kHz hinzufügen lassen . Dann erwarte ich am Ausgang Spitzen bei Vielfachen der Schaltfrequenz mit zusätzlichen Spitzen bei + und - 10 kHz um diese Spitzen herum. Die Höhe dieser zusätzlichen Spitzen gibt Ihnen eine Vorstellung von der Leitungsregelung. Die Leitungsregelung ist frequenzabhängig, also versuchen Sie es auch mit anderen Frequenzen!

Spitzen, Überspannungen und Rauschquellen in LTSpice
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