使用 LTSpice 模擬和評估傳導發射。

在我的大多數 DC/DC 轉換器設計中，我主要使用模擬設備的 DC/DC 轉換器。主要原因之一是，正如我們將在此處學習的那樣，我們將節省大量設計時間，因為 AD 允許我們使用出色的工具LTSpice模擬他們的 DC/DC 轉換器。

凌力爾特公司最初于 1999 年設計了 LTSpice，20 多年來它一直是我的模擬仿真工具。這是令人信服的，我不記得我是否有一個沒有反映我在現場看到的模擬。

假設我們要設計一個 10 V 至 3.3 V 降壓轉換器，1A。我們可以從 AD 網站上選擇眾多 DC/DC 轉換器之一。我選擇了 LT3971-3.3，因為它只需要幾個額外的組件。因此，讓我們打開 LT3971-3.3 數據表，復制參考原理圖，并使用 LTspice 運行我們的第一個仿真。

圖 1.數據表中所示的 LT3971-3.3 原理圖。（使用理想的無源元件）。圖片由Francesco Poderico提供

圖 2. 運行第一個模擬。圖片由Francesco Poderico提供

首先要注意的是，DCDC 轉換器需要不到 0.1 毫秒的時間來穩定輸出。讓我們注意這一點（稍后我們將需要它）。

現在讓我們放大 Vout，看看在大學學習的典型鋸齒波形。

圖 3. 通過放大 Vout，我們可以看到理想降壓轉換器的典型鋸波波形。圖片由Francesco Poderico提供

都好！或不？

問題是我們沒有為無源元件 L1、C1、C2 和 C3 使用正確的模型。

讓我們使用 L1、C1、C2 和 C3 的一些模型重復相同的模擬。讓我們使用 L1、C1、C2 和 C3 的正確模型重復模擬，看看它有什么不同。

對于本文，我們將使用 Wurth 組件。Wurth 的好處是他們為 LTSpice、Altium 等創建了一個巨大的庫。所以讓我們繼續 Wurth 并下載一些 LTspice 庫，我們需要這個庫來進行模擬。

我已經下載了庫：

LTSpice_WE-LQFS、LTSpice_WE-CNSW、LTSpice_WCAP_ASLU、LTSpice_WCAP_CSGP

它們可從 Wurth 網站免費獲得。請下載并復制到 C：Users yourname DocumentsLTSpiceXVIIlib。

完成此操作后，我們可以將這個庫用于我們的項目。讓我們運行相同的模擬，但對所有無源使用正確的模型。

圖 4. 上面的仿真是一個完美的例子，它說明了為什么我們應該為 DCDC 轉換器使用具有低 ESR 的電容器。圖片由Francesco Poderico提供

我們有第一個驚喜：上圖顯示輸出電壓非常不穩定。原因是我在 C1 和 C3 上都使用了壞電容。然而，關于輸出電壓，C3 是最重要的。因此，第一課：C3 應該具有低 ESR 和低 ESL。讓我們用一個優秀的陶瓷電容器來改變 C3 并重復模擬。

圖 5。C3 現在是一個陶瓷電容器。現在輸出穩定，但如果我們將此電壓輸出與圖 2 中的電壓輸出進行比較，我們會注意到 Vout 現在噪聲更大。圖片由Francesco Poderico提供

它已經看起來好多了。然而，并不像我們之前看到的那么完美。

添加我們在第 3 部分中設計的 LISN 和電源線，并將它們放在一起。

電路變成了這樣：

圖 6. 在電路回路和大地之間添加一個 LISN 和一個 100 pF 寄生電容（參見第 1 部分、第 2 部分、第 3 部分）。圖片由Francesco Poderico提供

輸出電壓變為：

圖 7. Vout 現在開始看起來更嘈雜了。圖片由Francesco Poderico提供

在圖 6 中，您應該注意到 SW 引腳和 U1 參考之間有一個 5pF 電容。我添加了這些電容器來模擬低側 MOS（U1 內部）的內部 Cd，而 C8 是我們在第 3 部分中研究的寄生電容器（100 pF）。

共模和差模噪聲

現在使用我們在第 3 部分中學習的公式測量共模和差模電壓。

VCM = （V1+V2）/2 ［eq. 1］

VDM = （V1-V2）/2。［eq.2］

圖 8.共模噪聲。圖片由 Francesco Poderico 提供

使用 LTSpice，可以可視化任何信號或組合的 FFT。

由于我們正在尋找以 dBuV 為單位的頻率響應，因此等式。1和當量。2 需要乘以 1，000，000 倍。因此它們變為 （V1+V2）*500000 和 （V1-V2）*500000（所以它已經在 udBV 中了）。如果我們想象重疊 EN55022 圖，我們已經可以說發射還不錯（請注意負載只有 100 歐姆）。

降低共模噪聲

但是，假設我們想嘗試降低共模噪聲。我們怎么能做到這一點？

我們可以添加一個 CM 扼流圈，如下所示 （L6）。

圖 9. 添加 CM 扼流圈以改善共模噪聲。圖片由Francesco Poderico提供

讓我們看看現在 CM 噪聲與 DM 噪聲相比是否發生了變化。

圖 10. 共模噪聲現在低于圖 8。圖片由Francesco Poderico提供

哇，有什么區別。現在我們可以看到共模噪聲和差模噪聲之間的顯著分離。插入L6后，差模噪聲并沒有太大變化，但差模噪聲卻有顯著降低。L6 仍然不是我在設計中選擇的電感，因為我犯了一個故意的錯誤……你能看到嗎？

作為練習，將負載 R2 減小到至少 0.5 A，然后更改 L6、C1 和 C3 以改善發射。祝您好運，我希望您現在擁有一個強大的工具，讓您 無需猜測而是為適當的應用選擇適當的組件，從而更有信心通過 CE。