本發(fā)明屬于電源模型技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種建立電源VHDL-AMS仿真模型的裝置。

背景技術(shù)：

對于系統(tǒng)級建模，制造廠商通常不會提供電源器件的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)。并且產(chǎn)品的數(shù)據(jù)手冊也只提供實際應(yīng)用的普通特性。在這種情況下，當(dāng)沒有足夠的信息可用時，要建立完整的電源模型的行為特性，且在無法獲得電源器件的白盒模型或灰盒模型的情況下，就需要采用黑盒模型方法。電源類模型，可以等效成兩端口網(wǎng)絡(luò)模型。它只有兩個端口，輸入端和輸出端。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種建立電源VHDL-AMS仿真模型的裝置，旨在解決器件內(nèi)部信息不足，無法建立電源模型情況下對電源建立仿真模型的問題。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種建立電源VHDL-AMS仿真模型的裝置，所述建立電源VHDL-AMS仿真模型的裝置設(shè)置有：

輸入端階躍模塊，通過控制輸入電壓保持不變，估計兩端口網(wǎng)絡(luò)反向電流增益H_i和輸出阻抗Z_o兩個參數(shù)的傳遞函數(shù)；

輸出端階躍模塊，通過控制輸出電流保持不變，估計兩端口網(wǎng)絡(luò)輸入導(dǎo)納Y_i和正向電壓增益G_o兩個參數(shù)的傳遞函數(shù)；

所述輸入端階躍模塊包括：

電源模塊；

分別與電源模塊的輸入端和輸出端并聯(lián)的兩個示波器；

分別與電源模塊的輸入端和輸出端串聯(lián)的兩個電流測試電路；

與電流測試電路串聯(lián)的負(fù)載和MOSFET管開關(guān)電路；

所述輸出端階躍模包括：

電源模塊；

分別與電源模塊的輸入端和輸出端并聯(lián)的兩個示波器；

分別與電源模塊的輸入端和輸出端串聯(lián)的兩個電流測試電路；

與電流測試電路串聯(lián)的電子負(fù)載；

與電子負(fù)載并聯(lián)的電阻。

進一步，所述電流測試電路增益可用公式(1)表示，或表示為公式(2)。各種增益所需的電阻R_G如表2所示。

進一步，所述電流測試電路的連接如下：

儀表運算放大器，2、3輸入端外接電阻R₁和串聯(lián)電流表XMM3測試輸入電流，并提供輸入電壓V_in，1、8端口連接控制AD620增益的電阻R_G，4、7分別接入正負(fù)電壓供電，5、6端口分別測試參考電壓和輸出電壓。

進一步，所述電子負(fù)載采用OP07構(gòu)成電路，電路連接如下：

雙極性運算放大器，3端口輸入?yún)⒖茧妷海?、7端口分別連接電壓供電和地，6端連接增強型NMOS，并且源級連接用于改變電路電流的電阻R₁，NOMS的漏級連接12V的電壓源，選取XCP1測試點，選擇電流轉(zhuǎn)換電壓的方式測量。

進一步，所述MOSFET管產(chǎn)生二極管壓差,電路連接如下：

增強型NMOS管，柵極連接電壓源，源級接地，漏級接負(fù)載電阻R₁和12V電壓，二極管并聯(lián)于NMOS管，并且用XSC1并聯(lián)測量二極管壓差。

本發(fā)明提供的建立電源VHDL-AMS仿真模型的裝置，將電源器件等效為兩端口網(wǎng)絡(luò)的方法，獲取多組同一時刻兩端口網(wǎng)絡(luò)的輸入電流、輸入電壓、輸出電流、輸出電壓，用來估計電源器件的黑盒模型；方便了實驗測量和實驗數(shù)據(jù)獲取。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例提供的輸入端階躍實驗結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明實施例提供的輸出端階躍實驗結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明實施例提供的電流測試電路連接示意圖。

圖4是本發(fā)明實施例提供的電子負(fù)載電路連接示意圖。

圖5是本發(fā)明實施例提供的可變電流的電子負(fù)載電路圖。

圖6是本發(fā)明實施例提供的MOSFET管開關(guān)原理圖。

圖7是本發(fā)明實施例提供的MOSFET管做開關(guān)產(chǎn)生二極管壓差電路示意圖。

圖8是本發(fā)明實施例提供的多級二極管產(chǎn)生電壓差連接示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明為了獲取電源器件模型的行為特性，將電源器件等效為兩端口網(wǎng)絡(luò)的方法，獲取多組同一時刻兩端口網(wǎng)絡(luò)的輸入電流、輸入電壓、輸出電流、輸出電壓，用來估計電源器件的黑盒模型；并且為了更加方便的進行實驗測量和實驗數(shù)據(jù)獲取，設(shè)計了該裝置。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的應(yīng)用原理作詳細的描述。

本發(fā)明實施例提供的建立電源VHDL-AMS仿真模型的裝置使用四個示波器同時測量電路中的電壓值，如圖1圖2所示，其中并聯(lián)在電源輸入和輸出端的示波器分別測量輸入電壓、輸出電壓，另外兩個示波器用于電流測試電路中，電流測試電路中示波器測得實時電壓，該電壓根據(jù)電流測試電路的特性和公式(3)計算得到實時的該路的電流值，通過輸入端和輸出端的電流測試電路即可運算得到輸入電流、輸出電流，便可實時快速采集到實驗數(shù)據(jù)；如圖1和圖2所示，分為輸入端階躍實驗和輸出端階躍實驗。

測量電路中的設(shè)置如下表1：

表1.實驗數(shù)據(jù)采集表格

本發(fā)明實施例提供的建立電源VHDL-AMS仿真模型的裝置包括：

電流測試電路，采用儀表放大器AD620實現(xiàn)。AD620是一種低功耗、高精度儀表放大器，它只需要一個外接電阻，即可設(shè)置各種增益。增益的選擇根據(jù)實際需要，通過R_G來選擇AD620的增益。為了給AD620提供精確增益，應(yīng)該使用精度為0.1～1％、溫度系數(shù)小于100ppm/℃的電阻R_G。當(dāng)G＝1時，R_G不連接(即R_G＝∞)，其他增益可用公式(1)表示，或表示為公式(2)。各種增益所需的電阻R_G如表2所示。

表2.增益電阻與對應(yīng)增益關(guān)系

其中，電流測量電路實質(zhì)是將電流轉(zhuǎn)換成電壓測量。測試電路如圖3所示。通過XMM1電壓表測量輸出電壓，經(jīng)過計算可以反映輸入端電流的數(shù)值。計算公式為(3)。其中I_in是輸入電流，U_out是輸出電壓，R₁是接在儀表放大器輸入端的測試電阻，G是計算增益。

計算得到的輸出電壓值計算公式如(4)所示。

U_out＝G*I_in*R_in-參考電壓U₅ (4)

例如，當(dāng)R_G為1％精確增益取值為49.9時，測得，參考電壓U₅＝11.794V，計算得到的輸入電流是109.52mA，而實際輸入電流是100mA，驗證了該實驗裝置可以用來用電壓表示電流。也就是說，根據(jù)公式(4)可以構(gòu)成這樣的對應(yīng)關(guān)系：當(dāng)?shù)玫捷敵鲭妷簳r，即可說明對應(yīng)的輸入電流。

電子負(fù)載，采用OP07構(gòu)成電路，它是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的雙極性運算放大器。直流電子負(fù)載的設(shè)計如圖4所示，該電子負(fù)載在恒流模式下，只要改變R₁的電阻值，反映出XCP1測試點的電流值也會改變。

該電路可以很容易獲得穩(wěn)定及精確的電流值，R₁為取樣電阻，V_ref為給定信號。當(dāng)給定一個信號V_ref時，如果R₁上的電壓小于V_ref，也就是OP07的IN-小于IN+，OP07輸出加大，使MOS管加大導(dǎo)通導(dǎo)致R₁的電流加大。如果R₁上的電壓大于V_ref時，IN-小于IN+，OP07減小，也就降低了R₁上經(jīng)過的電流，這樣電路始終可以維持在恒定的給定值上，也就實現(xiàn)了恒流工作。而此裝置中，采用該電子負(fù)載的作用是，當(dāng)R₁改變時，產(chǎn)生不同的電流以供裝置使用。

若將R₁換成可變電阻，就可以方便的改變電路中顯示的電流值。如圖5所示，R₁為可變電阻，此時，通過改變可變電阻的阻值可以得到任意的變化的電流值。

MOSFET管開關(guān)電路，采用MOSFET管作為開關(guān)，是因為其開關(guān)速度非?？?，一般在納秒級，且在MOSFET管內(nèi)部沒有延遲。在圖3輸入端階躍實驗中，采用MOSFET，當(dāng)做開關(guān)使用，當(dāng)MOSFET開關(guān)閉合，二極管的正向?qū)?，其正向壓降，硅管約0.7V，形成電壓差，從而產(chǎn)生輸入端電壓值的階躍條件。如圖6和圖7所示為MOSFET管做開關(guān)產(chǎn)生二極管壓差電路的原理圖。

在該0.7V電壓差的變化中，記錄輸入端輸出端四個示波器的電壓值的變化情況，并且采集該電壓值。如果需要更大的電壓差，可以多串聯(lián)幾個二極管實現(xiàn)，如圖8所示，兩個二極管就可以產(chǎn)生約1.4V的電壓差。

示波器，采樣頻率要高一些，按照香農(nóng)采樣定理，采樣頻率應(yīng)至少是開關(guān)頻率的兩倍高。

電源，表示電源類器件的黑盒模型模塊。

進一步，所述電流測試電路的連接如下。

儀表運算放大器，2、3輸入端外接電阻R₁和串聯(lián)電流表XMM3測試輸入電流，并提供輸入電壓V_in，1、8端口連接控制AD620增益的電阻R_G，4、7分別接入正負(fù)電壓供電，5、6端口分別測試參考電壓和輸出電壓。

進一步，所述電子負(fù)載采用OP07構(gòu)成電路，電路連接如下。

雙極性運算放大器，3端口輸入?yún)⒖茧妷海?、7端口分別連接電壓供電和地，6端連接增強型NMOS，并且源級連接用于改變電路電流的電阻R₁，NOMS的漏級連接12V的電壓源，選取XCP1測試點，選擇電流轉(zhuǎn)換電壓的方式測量。

進一步，所述MOSFET管產(chǎn)生二極管壓差,電路連接如下：。

增強型NMOS管，柵極連接電壓源，源級接地，漏級接負(fù)載電阻R₁和12V電壓，二極管并聯(lián)于NMOS管，并且用XSC1并聯(lián)測量二極管壓差。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。