在上一篇文章中，我们研究了降压转换器误差预算的手工计算，并了解了它们如何与EE-Sim 工具(Maxim的在线SIMPLIS电源设计和仿真工具)的仿真相比较。这自然导致了一个更深层次的问题:模型与实验测量结果的匹配程度有多高?因为在一天结束的时候，重要的是物理硅，如果它们不能充分模拟你的真实电源，世界上所有的计算和模拟都无济于事。

那么，这些模型如何与实验测量相匹配呢?要快速回答这个问题，请查看图1。它显示了MAX17242EVKIT输出响应负载步长，MAX17242 SIMPLIS模型响应相同的负载步长，Maxim的新OASIS(离线模拟器包括SIMPLIS)设计工具。相关性，特别是关于峰值浪涌/凹陷电压和恢复时间，是显著的。

当然，这并不是来自典型的模型，这是有充分理由的:每个硅片的响应都略有不同，而模型的每个实例的响应必然是相同的。模型参数与典型的硅参数相关，因此将它们与随机集成电路进行比较必然会引入差异。为了建立模型的准确性，我们用来生成上述阶跃响应的模型被略微调整以匹配实验台上硅的值，我们将在下面详细解释这个过程。

确定必要的调整需要快速访问波德图的频域，但是一旦我们确定了我们可以信任模型的结果，我们就可以用它来显示由过程和分量变化预测的阶跃响应的范围。

相关流程

当涉及到诊断问题和发现电源的差异时，在电源设计师的工具箱中，很少有工具比博德图更强大。瞬态波形上的振铃提示存在问题，但它对确定问题的来源几乎没有帮助。移到频域提供了有关问题来自何处以及如何修复它的更多信息。当涉及到将模型参数与硬件相关联时，我们只在频域工作。一旦Bode图对齐，图1中显示的时域相关性就会自动出现。

Maxim使用SIMPLIS，部分原因是你不能用SPICE快速到达频域。您必须停下来并花费额外的时间来创建(并关联)一个线性化的平均模型以在SPICE AC仿真中运行，或者通过在长时域SPICE仿真中使用不同的测试信号频率一遍又一遍地设置和运行时域模型，在时域中进行繁琐的工作。然后，您将对每个输出执行FFT后处理，最后，手动将FFT结果拼接到波德图中。

另一方面，Maxim的新EE-Sim OASIS设计工具中包含的SIMPLIS模拟器提供了周期性工作点(POP)分析，可以快速确定时域模型。它包括一个专有的线性化/平均算法，可以直接从提取的频域数据无缝地生成波德图。交流和暂态数据在一次仿真中有效地从同一模型中导出，将相关过程加快了几个数量级。说到速度，除了波德图的优势外，SIMPLIS中的开关转换器时域仿真比SPICE快得多。将模型导入Maxim的EE-Sim OASIS设计工具提供了理想的环境，可以在时域和频域快速调整和测试模型。

我们使用MAX17242评估板所做的第一件事是在控制回路上运行交流分析，我们将其与放置在相同电路中的典型模型的模拟进行比较(图2)。原理图中的三个探针中的第一个允许我们捕获全回路传递函数，而其他两个允许我们将其拆分为单个补偿器(OUT到COMP)和功率级(COMP到OUT)传递函数。这种设置在实验台上进行了模拟，模型和实验台上的结果叠加在图3中。这些图当然是相似的，但在某些极点和增益值上有明显的差异。

通过分离控制回路，模型和硬件之间差异的来源变得明显。模型和电路板的功率级几乎相同，但在补偿级，模型的直流增益太高，第一极发生得太早。通过将误差放大器的跨导增益和输出电阻推离其典型值(但仍在规范范围内)，我们可以将模型的行为推到模拟我们在台架上观察到的情况。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，增益从不偏离超过2db，相位响应通常在5度以内或更接近交叉频率。

一旦测量和建模的波德图排列整齐，我们就开始进行瞬态分析。我们开始在硬件上进行测试，仔细测量负载电流和输出响应。为了保持刺激相同，并消除模型与实验台之间尽可能多的差异，我们使用测量的负载电流在仿真环境中创建了自定义电流源。这使我们能够使用硬件所经历的相同加载步骤来测试模型，而不是使用理想的近似方法。

此时，在将波德图关联起来，并为物理电路和模拟电路提供相同的刺激后，瞬态反应就会排列起来，而不需要任何额外的工作。图1证明，在硅中提供变化，EE-Sim中使用的SIMPLIS模型提供了非常准确的响应，是设计和模拟现实生活电源的可靠工具。

推断结果

在模型中建立高度信任，使我们不仅可以设计和模拟典型的电源设计，还可以扫描特定参数，以了解组件和硅变化的潜在瞬态响应范围。图5说明了这一点，显示了负载电容±10%公差、电感±20%公差和误差放大器跨导±3dB变化的预期负载阶跃响应和波德图。

这些结果与直觉相符:增加输出电容或减小电感值将减少负载步骤后电压下降的幅度，但对总体稳定时间影响不大。另一方面，增加误差放大器跨导对电压下降的影响很小，但在恢复期间以更多振铃为代价，更快地恢复到标称输出。

结论

为了有效地使用我们的设计工具，我们需要信任它们，这就要求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，与台架数据的比较表明，我们有高度的信心，我们的模拟结果反映了零件的预期行为。然而，模拟的本质意味着我们的模型和模拟仅限于典型值，而我们最终设计的更完整的画面要求我们考虑模型无法解释的潜在硅变化。在我们的情况下，补偿模型预测的瞬态下垂电压与测量结果匹配，误差在十分之一毫伏以内。然而，电容器或电感器变化等非理想性会对下垂电压产生±10mV(标称3.3V的0.3%)偏差，这说明需要在模拟过程中理解和考虑预期的物理元件变化。

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