如何使用LTspice生成LED驅動器的波德圖

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如何使用LTspice生成LED驅動器的波德圖

閉環增益和相位圖是用於確定開關調節器控制環路穩定性的常用工具。正確完成增益和相位測量需熟悉高級網絡分析儀。測量包括斷開控制環路、注入噪聲,以及測量一定頻率範圍內的增益和相位(見圖1)。這種測量控制環路的做法很少應用於LED驅動器。

LED驅動器控制環路相位和增益測量需要採用一種不同的方法——從典型的電阻分壓路徑到GND電壓調節器注入和測量點的偏差。在這兩種情況下,台式控制環路相位和增益測量是保證穩定性的最佳方法,但並非每個工程師都有所需的設備和經驗豐富的工廠應用程序團隊加持。工程師們該怎麼辦呢?

一種選擇是構建LED驅動器,查看它瞬態的響應。瞬態響應觀察需要應用板和更常見的台式設備。瞬態分析的結果缺乏波德圖基於頻率的增益和相位數據——可用於保證穩定性,也可作為一般控制環路穩定性和速度的指示器。

大信號瞬態可用於檢查絕對偏差和系統響應時間。瞬態擾動的形狀表示相位或增益裕量,因此可用於了解一般環路穩定性。例如,臨界阻尼響應可能表示45°至60°的相位裕度。或者,瞬態期間的大尖峰可能表示需要更多的COUT或更快的環路。較長的建立時間可能表示需要加快環路的帶寬(和交越頻率)。這些相對簡單的系統檢查能夠在運行中描繪開關調節器的控制環 路,但增益和相位波德圖需要進行更深入的分析。

LTspice® 仿真可用在組裝或生產電路之前生成開關調節器輸出的瞬變波形和波德圖。這有助於大致了解控制環路的穩定性,以便開始選擇補償元件和確定輸出電容大小。 LTspice的使用過程基於1975年Middlebrook的最初建議(請參閱”LTspice:生成SMPS波德圖的基本步驟“)。 1 目前,Middlebrook的方法中列出的實際信號注入位置並不常用,但經過多年的調整,得出瞭如圖1a所示的常用注入位置。

此外,帶有高邊檢測電阻和復雜交流電阻LED負載的LED驅動器,在反饋路徑中應有一個不同於目前的注入點或Middlebrook最初建議的注入點,LTspice此前未予說明。這裡介紹的方法是展示如何在LTspice和實驗室中生成LED驅動器電流測量反饋環路波德圖。

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