开关转换器建模与实验室测量的准确性如何？
电源设计模型和仿真通常局限于典型值。要更全面地了解最终设计过程，需要考虑模型未考虑的潜在硅变化。在本设计解决方案中，我们将研究电容或电感变化等非理想问题，这些变化导致下降电压偏差高达±10mv（标称3.3v的0.3%），说明在仿真过程中需要了解和考虑物理组件的变化。
介绍
在上一篇文章中，我们研究了降压转换器误差预算的手动计算，并了解了它们与ee-sim工具（maxim的在线simpris电源设计和仿真工具）的仿真结果的对比情况。这 自然会引出一个更深层次的问题：模型与台架测量值的匹配程度如何？因为归根结底， 重要的是物理硅，如果世界上所有的计算和模拟不能充分模拟您的真实电源，它们将无济于事。®
那么，这些模型如何与台式测量相媲美呢？有关此问题的快速答案，请查看图 1。它显示 max17242evkit输出响应负载阶跃，max17242 simplis型号响应相同的负载阶跃 在maxim新的oasis（包括simplis的离线模拟仿真器）设计工具中。相关性，尤其是 关于峰值浪涌/暂降电压和恢复时间，是显着的。
图1.实验室工作台上max17242evkit与max17242 simplis模型的负载阶跃响应比较 ee-sim oasis模拟。
当然，这不是来自典型的模型，这是有充分理由的：每块硅都会有一点反应。 不同，而模型的每个实例都必须以相同的方式响应。模型参数与 典型的硅参数，因此将它们与随机ic进行比较必然会带来差异。为了建立 模型的准确性，我们用于生成上述阶跃响应的模型已略有调整以匹配 工作台上硅的值，我们将在下面详细解释这一过程。
确定必要的调整需要快速访问波特图的频域，但是一旦我们 确定我们可以信任模型的结果，我们可以使用它来显示预测的阶跃响应范围 工艺和组件变化。
关联过程
在诊断问题和发现电源差异时，电源设计人员的 工具箱比波特图更强大。瞬态波形上存在振铃提示存在问题， 但它对确定问题的根源几乎没有作用。移动到频域提供了有关以下内容的更多信息 问题来自哪里以及如何解决它。当涉及到将模型参数与硬件相关联时， 我们只在频域工作。波特图排列后，时域相关性显示在 图 1 自行发生。
maxim使用simplis，部分原因是您无法使用spice快速访问频域。你要么必须 停止并花费额外的时间创建（并关联）线性化平均模型，以便在 spice ac 仿真中运行 或者通过一遍又一遍地使用不同的时域模型来在时域中繁琐地工作 在长时域 spice 仿真中测试信号频率。然后，您将对每个执行fft后处理 输出，最后，手动将fft结果拼接成波特图。
另一方面，maxim全新ee-sim oasis设计工具附带的simplis仿真器提供了周期性的 工作点 （pop） 分析可快速建立时域模型。它包括一个专有的 线性化/平均算法，直接从提取的频域数据无缝生成波特图。 在单个仿真中有效地从同一模型导出交流和瞬态数据，从而加快了相关性 按数量级处理。说到速度，开关转换器除了波特图的优势外 simplis 中的时域仿真比 spice 中的时域仿真要快。将模型导入到maxim的ee-sim oasis设计中 工具提供了在时域和频域中快速调整和测试模型的理想环境。
图2.ee-sim oasis中用于模拟max17242evkit的原理图。输入和输出电容器已 根据直流电压从原理图值降额。三个独立的波特探头允许测量全回路传递函数，以及单个功率级和补偿器级传递函数。
我们使用max17242评估板做的第一件事就是在控制环路上运行交流分析。 与放置在相同电路中的典型模型的仿真相比（图 2）。三者中的第一个 原理图中的波特探头允许我们捕获全环路传递函数，而另外两个探头允许我们捕获 将其拆分为单独的补偿器（out to comp）和功率级（comp to out）传递函数。 这种设置在工作台测量中进行了模拟，模型和工作台结果叠加在图3中。这 图当然相似，但与某些极点和增益值存在明显差异。
图3.波特图显示了功率级、补偿器级和全环路的增益和相位（从上到下） 台架测量和典型模型。
通过分离控制回路，模型和硬件之间差异的来源变得显而易见。 模型和电路板的功率级几乎相同，但在补偿级中，直流增益 模型太高，第一极发生得太早。通过推动跨导增益和输出电阻 误差放大器远离其典型值（但仍在规格范围内），我们可以将模型的行为推至 模仿我们在长凳上观察到的东西。输出电阻和跨导增益是我们接触的唯一参数， 结果如图 4 所示。测量和模型整齐地相互重叠，增益永远不会偏离 相位响应通常在5度以内或更近的交越频率。
图4.波特图显示了功率级、补偿器级和全环路的增益和相位（从上到下） 台阶测量和相关模型。
一旦测量和建模的波特图排列好，我们继续进行瞬态分析。我们开始在 硬件，仔细测量负载电流和输出响应。保持刺激相同 并尽可能消除模型和工作台之间的差异，我们使用测量的负载电流 在仿真环境中创建自定义电流源。这使我们能够使用相同的负载测试模型 硬件所经历的步骤，而不是理想化的近似。
此时，已经关联了波特图并为物理电路和建模电路提供了相同的刺激， 瞬态响应排成一排，无需任何额外工作。图1是提供变化的证据 在硅片中，ee-sim中使用的simplis模型可提供非常准确的响应，是一种可靠的工具 用于设计和仿真现实生活中的电源。
外推结果
在模型中建立高度信任度，我们不仅可以设计和仿真典型的电源设计， 还可以扫描特定参数，以了解跨组件的潜在瞬态响应范围和 硅变化。图5对此进行了说明，显示了±10%的预期负载阶跃响应和波特图 负载电容容差、电感容差±20%以及误差放大器跨导±3db变化。
图5.电感、输出典型变化的预期瞬态和频率响应范围 电容和误差放大器跨导。
这些结果与直觉相符：增加输出电容或减小电感值将减小 负载阶跃后电压下降的大小，但对整体建立时间影响不大。增加 另一方面，误差放大器跨导对电压下降的影响很小，但速度更快 恢复到标称输出，但代价是在恢复期间出现更多的振铃。
结论
为了有效地使用我们的设计工具，我们需要信任它们，这需要我们确定它们何时 准确，何时不准确。当涉及到ee-sim设计工具中使用的simplis模型时，与 基准数据表明，我们对仿真结果反映预期行为具有很高的信心 的部分。然而，仿真的性质意味着我们的模型和模拟仅限于典型值， 更完整的最终设计图要求我们考虑模型的潜在硅变化 不会解释。在我们的例子中，补偿模型预测的瞬态下降电压与 测量到十分之一毫伏以内。但是，电容器或电感器变化等非理想性 对压降电压产生了±10mv（标称3.3v的0.3%）偏差，说明需要了解 并考虑仿真过程中预期的物理组件变化。
晶元光电：智能手表将是Micro LED的首个主要应用
变电、配电、输电状态监控红外解决方案（配电篇）
中国科学院天津工业生物技术研究所：在基于转录调控因子的生物传感器研究方面取得进展
MAX9938 1µA、4焊球UCSP/SOT2
sense -id：不间断式2.4G物联网读写器
开关转换器建模与实验室测量的准确性如何？
新款AirPods耳机将支持全新的蓝牙5.0有望在今年年底发布
传感器的选用方式
关于内网、外网、宽带、带宽、流量、网速之间的区别与联系
EMC滤波知多少
国民技术通用MCU用“芯”赋能智能扫地机，室内垃圾一扫光！
中芯国际透露重要信息,又一芯片难题或被解决
西门子博途:INT（整数）
开关量输入计数器数据采集WiFi模块 网页在线显示
苹果新机人脸识别iPhoneX发布会解锁失败蜜汁尴尬，屏下指纹解锁才是正解？
HK32MCU应用笔记（十七）| HK32F103xC/D/E-flash擦写应用及注意事项
现代汽车将在2024年开始为苹果生产汽车
200KV直流高压发生器技术详情
脑机接口真的能否实现？
2021年半导体行业的涨价浪潮不可避免
介绍
在上一篇文章中，我们研究了降压转换器误差预算的手动计算，并了解了它们与ee-sim工具（maxim的在线simpris电源设计和仿真工具）的仿真结果的对比情况。这 自然会引出一个更深层次的问题：模型与台架测量值的匹配程度如何？因为归根结底， 重要的是物理硅，如果世界上所有的计算和模拟不能充分模拟您的真实电源，它们将无济于事。®
那么，这些模型如何与台式测量相媲美呢？有关此问题的快速答案，请查看图 1。它显示 max17242evkit输出响应负载阶跃，max17242 simplis型号响应相同的负载阶跃 在maxim新的oasis（包括simplis的离线模拟仿真器）设计工具中。相关性，尤其是 关于峰值浪涌/暂降电压和恢复时间，是显着的。
图1.实验室工作台上max17242evkit与max17242 simplis模型的负载阶跃响应比较 ee-sim oasis模拟。
当然，这不是来自典型的模型，这是有充分理由的：每块硅都会有一点反应。 不同，而模型的每个实例都必须以相同的方式响应。模型参数与 典型的硅参数，因此将它们与随机ic进行比较必然会带来差异。为了建立 模型的准确性，我们用于生成上述阶跃响应的模型已略有调整以匹配 工作台上硅的值，我们将在下面详细解释这一过程。
确定必要的调整需要快速访问波特图的频域，但是一旦我们 确定我们可以信任模型的结果，我们可以使用它来显示预测的阶跃响应范围 工艺和组件变化。
关联过程
在诊断问题和发现电源差异时，电源设计人员的 工具箱比波特图更强大。瞬态波形上存在振铃提示存在问题， 但它对确定问题的根源几乎没有作用。移动到频域提供了有关以下内容的更多信息 问题来自哪里以及如何解决它。当涉及到将模型参数与硬件相关联时， 我们只在频域工作。波特图排列后，时域相关性显示在 图 1 自行发生。
maxim使用simplis，部分原因是您无法使用spice快速访问频域。你要么必须 停止并花费额外的时间创建（并关联）线性化平均模型，以便在 spice ac 仿真中运行 或者通过一遍又一遍地使用不同的时域模型来在时域中繁琐地工作 在长时域 spice 仿真中测试信号频率。然后，您将对每个执行fft后处理 输出，最后，手动将fft结果拼接成波特图。
另一方面，maxim全新ee-sim oasis设计工具附带的simplis仿真器提供了周期性的 工作点 （pop） 分析可快速建立时域模型。它包括一个专有的 线性化/平均算法，直接从提取的频域数据无缝生成波特图。 在单个仿真中有效地从同一模型导出交流和瞬态数据，从而加快了相关性 按数量级处理。说到速度，开关转换器除了波特图的优势外 simplis 中的时域仿真比 spice 中的时域仿真要快。将模型导入到maxim的ee-sim oasis设计中 工具提供了在时域和频域中快速调整和测试模型的理想环境。
图2.ee-sim oasis中用于模拟max17242evkit的原理图。输入和输出电容器已 根据直流电压从原理图值降额。三个独立的波特探头允许测量全回路传递函数，以及单个功率级和补偿器级传递函数。
我们使用max17242评估板做的第一件事就是在控制环路上运行交流分析。 与放置在相同电路中的典型模型的仿真相比（图 2）。三者中的第一个 原理图中的波特探头允许我们捕获全环路传递函数，而另外两个探头允许我们捕获 将其拆分为单独的补偿器（out to comp）和功率级（comp to out）传递函数。 这种设置在工作台测量中进行了模拟，模型和工作台结果叠加在图3中。这 图当然相似，但与某些极点和增益值存在明显差异。
图3.波特图显示了功率级、补偿器级和全环路的增益和相位（从上到下） 台架测量和典型模型。
通过分离控制回路，模型和硬件之间差异的来源变得显而易见。 模型和电路板的功率级几乎相同，但在补偿级中，直流增益 模型太高，第一极发生得太早。通过推动跨导增益和输出电阻 误差放大器远离其典型值（但仍在规格范围内），我们可以将模型的行为推至 模仿我们在长凳上观察到的东西。输出电阻和跨导增益是我们接触的唯一参数， 结果如图 4 所示。测量和模型整齐地相互重叠，增益永远不会偏离 相位响应通常在5度以内或更近的交越频率。
图4.波特图显示了功率级、补偿器级和全环路的增益和相位（从上到下） 台阶测量和相关模型。
一旦测量和建模的波特图排列好，我们继续进行瞬态分析。我们开始在 硬件，仔细测量负载电流和输出响应。保持刺激相同 并尽可能消除模型和工作台之间的差异，我们使用测量的负载电流 在仿真环境中创建自定义电流源。这使我们能够使用相同的负载测试模型 硬件所经历的步骤，而不是理想化的近似。
此时，已经关联了波特图并为物理电路和建模电路提供了相同的刺激， 瞬态响应排成一排，无需任何额外工作。图1是提供变化的证据 在硅片中，ee-sim中使用的simplis模型可提供非常准确的响应，是一种可靠的工具 用于设计和仿真现实生活中的电源。
外推结果
在模型中建立高度信任度，我们不仅可以设计和仿真典型的电源设计， 还可以扫描特定参数，以了解跨组件的潜在瞬态响应范围和 硅变化。图5对此进行了说明，显示了±10%的预期负载阶跃响应和波特图 负载电容容差、电感容差±20%以及误差放大器跨导±3db变化。
图5.电感、输出典型变化的预期瞬态和频率响应范围 电容和误差放大器跨导。
这些结果与直觉相符：增加输出电容或减小电感值将减小 负载阶跃后电压下降的大小，但对整体建立时间影响不大。增加 另一方面，误差放大器跨导对电压下降的影响很小，但速度更快 恢复到标称输出，但代价是在恢复期间出现更多的振铃。
结论
为了有效地使用我们的设计工具，我们需要信任它们，这需要我们确定它们何时 准确，何时不准确。当涉及到ee-sim设计工具中使用的simplis模型时，与 基准数据表明，我们对仿真结果反映预期行为具有很高的信心 的部分。然而，仿真的性质意味着我们的模型和模拟仅限于典型值， 更完整的最终设计图要求我们考虑模型的潜在硅变化 不会解释。在我们的例子中，补偿模型预测的瞬态下降电压与 测量到十分之一毫伏以内。但是，电容器或电感器变化等非理想性 对压降电压产生了±10mv（标称3.3v的0.3%）偏差，说明需要了解 并考虑仿真过程中预期的物理组件变化。
晶元光电：智能手表将是Micro LED的首个主要应用
变电、配电、输电状态监控红外解决方案（配电篇）
中国科学院天津工业生物技术研究所：在基于转录调控因子的生物传感器研究方面取得进展
MAX9938 1µA、4焊球UCSP/SOT2
sense -id：不间断式2.4G物联网读写器
开关转换器建模与实验室测量的准确性如何？
新款AirPods耳机将支持全新的蓝牙5.0有望在今年年底发布
传感器的选用方式
关于内网、外网、宽带、带宽、流量、网速之间的区别与联系
EMC滤波知多少
国民技术通用MCU用“芯”赋能智能扫地机，室内垃圾一扫光！
中芯国际透露重要信息,又一芯片难题或被解决
西门子博途:INT（整数）
开关量输入计数器数据采集WiFi模块 网页在线显示
苹果新机人脸识别iPhoneX发布会解锁失败蜜汁尴尬，屏下指纹解锁才是正解？
HK32MCU应用笔记（十七）| HK32F103xC/D/E-flash擦写应用及注意事项
现代汽车将在2024年开始为苹果生产汽车
200KV直流高压发生器技术详情
脑机接口真的能否实现？
2021年半导体行业的涨价浪潮不可避免