Picos, sobretensiones y fuentes de ruido en LTSpice

Estoy intentando simular una fuente de alimentación DC-DC en LTSpice (usando LT3748, 48V de entrada, 5V 3A de salida).

Existe preocupación sobre la cantidad de ruido que habrá en el riel de entrada de 48 V, por lo que queremos simular con una entrada ruidosa (las cifras exactas sobre los niveles de ruido también son parte de mi investigación, pero esa será una pregunta diferente).

Para simular el ruido en el riel de alimentación, comencé con algo similar a la respuesta dada a esta pregunta: ¿Cómo se simula el ruido de voltaje con LTSpice? Usando dos fuentes de voltaje para dar la potencia, separadas entre sí con resistencias:Dos voltajes de entrada, cada uno de los cuales conduce a resistencias 100R antes del riel de alimentación

Esto luego da una salida ruidosa basada en lo que están configurados SIG y RUIDO. Mi pregunta es; si sé lo que quiero tener en el riel de alimentación, ¿cómo configuro los voltajes de RUIDO para obtener el pico, etc., que quiero? El sorteo actual claramente jugará un papel, pero eso es parte de lo que estoy tratando de medir. ¿Hay alguna manera de averiguar cuáles deberían ser mis picos de voltaje en V2 para obtener un pico de sobretensión de 200 V en el riel IN según el valor de R9 y R8?

Debo agregar que la simulación de RUIDO en LTSpice no es realmente lo que busco, estoy buscando más sobretensiones y picos que ruido. También hay un problema con el modelo de LT3748 (y se genera el error de que depende del tiempo), por lo que los voltajes en OUT no se modelan correctamente.

(Si bien este es un suministro aislado, no he aislado los terrenos de ninguno de los lados solo para que sea un poco más rápido de dibujar).

EDITAR: Me doy cuenta de que cuando he estado diciendo "ruido", eso ha estado mal. Debería haber usado "sobretensiones" y "transitorios", ya que son una mejor descripción de lo que me interesa. Entonces, la pregunta estaría mejor formulada "¿cómo pongo una sobretensión en mi riel de entrada?". Con esa como pregunta, PlasmaHH probablemente tenga una buena respuesta; poniendo dos suministros en serie entre sí para que mi estable 48V tenga los pulsos encima.

Si conoce exactamente la forma de onda que debe tener su voltaje, a menudo es mucho más fácil usar algún archivo PWL que agregar varias fuentes de voltaje. Si aún desea las fuentes de voltaje, ponerlas en serie sin resistencias conduce a resultados mucho mejores.
Coloque la fuente de ruido (onda sinusoidal o de otro tipo) en serie con la alimentación de CC principal; olvídese del acoplamiento de resistencia, esto solo nubla el problema.

Respuestas (2)

Estoy de acuerdo con la idea de @PlasmaHH para el uso de PWL. Si solo necesita unos pocos puntos de datos, use el tipo de fuente PWL directamente. De lo contrario, coloque los valores en un archivo de texto y envíelo al PWL. Excel es bueno para esto, exporte como archivo .csv. De esa manera, cualquier tipo de datos que puedas imaginar se pueden convertir a un voltaje.

Esto también puede funcionar para otras primitivas además del voltaje. Digamos que querías una resistencia muy variable:

  • Cree una nueva fuente de voltaje, digamos V3. Pon a tierra uno de sus extremos.
  • Cree una nueva etiqueta de red, diga V3val, y conéctela a la fuente V3.
  • Coloque los puntos de datos en el archivo PWL de V3 (utilice números enteros, no "10k").
  • Agregue una resistencia, digamos R5, y cambie su valor "R" a "R = V (V3val)".

Luego, la resistencia de R5 se modelará como el "voltaje" generado por V3.

Debes ser consciente de que un ruido no es el otro ruido!?!? Bien, los componentes de los circuitos lineales (amplificadores, por ejemplo) generan ruido, principalmente ruido térmico y ruido 1/f. Este tipo de ruido es lo que yo llamaría "ruido de señal pequeña", lo que significa que estas son señales pequeñas y puede evaluarlas usando una representación lineal del circuito que está investigando. Las propiedades de ruido de esas dos fuentes de voltaje se refieren a este tipo de ruido. Además, solo puede simular el comportamiento del ruido de un amplificador utilizando la simulación de ruido, esta es una variante de la simulación de CA. Si hiciera un análisis de tiempo (TRAN, transitorio) de un amplificador, NO PUEDE simular el ruido. Bien, uso un simulador avanzado llamado Cadence Spectre, tiene una simulación de ruido transitorio, pero no espero que LTSpice tenga esto.

¡SIN EMBARGO aquí estamos tratando con un circuito NO lineal! Es un convertidor de conmutación y, por lo tanto, no tiene una "transferencia de señal pequeña" como la tendría un amplificador. Solo puede simular su comportamiento ejecutando una simulación transitoria (tiempo). Como dije anteriormente, en una simulación transitoria no se puede simular el ruido.

Además, cuando se habla de ruido en relación con convertidores conmutados, ese ruido no es el ruido térmico o 1/f de los componentes individuales (ver arriba). Lo que se quiere decir es el contenido espurio del voltaje de salida de CC, por lo tanto, las variaciones que hay en ese voltaje de CC. Aunque se denomina ruido (de conmutación), se diferencia en que consiste principalmente en componentes espurios (armónicos) de la frecuencia de conmutación del convertidor conmutado. El "ruido adecuado", por otro lado (como el ruido térmico), consta de TODAS las frecuencias.

Lo bueno es que PUEDE simular este ruido de conmutación mediante una simulación transitoria. ¡Pero los ajustes de ruido de las dos fuentes de voltaje no tienen relación con este ruido!

Desea saber la supresión del ruido en el voltaje de entrada al voltaje de salida. Esto se llama "regulación de línea". Lo que haría sería colocar una fuente de onda sinusoidal en serie con una fuente de suministro de CC (quitar la fuente de pulsos, no sirve de nada) y dejar que agregue una pequeña ondulación (100 mV) en el suministro a una frecuencia de, por ejemplo, 10 kHz . Luego, en la salida, espero ver picos en múltiplos de la frecuencia de conmutación con picos adicionales en + y - 10 kHz alrededor de estos picos. El nivel de estos picos adicionales le da una idea de la regulación de la línea. La regulación de la línea depende de la frecuencia, ¡así que pruebe también con otras frecuencias!