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[導讀]摘 要:新的電子器件不斷涌現(xiàn),當需要新器件的模型進行仿真或制作印制電路板時,原有的Multisim元器件庫就不能滿足用戶的需求,需建立與編輯新元器件。介紹利用Maxim公司高亮LED驅(qū)動器MAXl6823的Spice模型在Multisim

摘 要:新的電子器件不斷涌現(xiàn),當需要新器件的模型進行仿真或制作印制電路板時,原有的Multisim元器件庫就不能滿足用戶的需求,需建立與編輯新元器件。介紹利用Maxim公司高亮LED驅(qū)動器MAXl6823的Spice模型在Multisim 8中建立MAXl6823新元器件的方法;并以555定時器及MAXl6823驅(qū)動器組成的脈寬調(diào)制高亮度LED驅(qū)動電路為例,通過設置高亮LED參數(shù),以及調(diào)節(jié)電阻RP即改變555定時器輸出方波信號的占空比等對電路進行仿真分析,驗證了所建立的MAXl6823新元器件的功能是正確的。結(jié)果表明利用該方法可以快速、高效地在Multisim中建立新元器件。
關(guān)鍵詞:Multisim 8;脈寬調(diào)制;MAXl6823;LED驅(qū)動器


0 引 言
    仿真軟件Multisim 8的元器件庫有數(shù)千種電路元器件及模塊可供實驗選用。但隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展,元器件廠家的新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn),而原有的Multisim元器件庫不能滿足用戶的需求,這就需要對新元器件進行Spice模型的編輯,如果利用元器件廠家已在其網(wǎng)站上公布的相應器件的仿真模型,這樣就可快速地在:Multisim 8軟件中建立新元件。美國Maxim(美信)公司在其網(wǎng)站http://www.maxim-ic.com.cn/tools/Spice提供了模擬開關(guān)和多路復用器、比較器、電流檢測/儀表放大器、高頻/光纖通信產(chǎn)品、LED Drivers、運算放大器、電源和電池管理等大量元器件的Spice模型。下面以Maxim公司的高壓、3通道、高亮度LED驅(qū)動器MAXl6823為例,說明利用Multisim仿真軟件在其元器件庫建立MAxl6823新元件及對電路進行仿真分析的方法。


l MAXl6823新元器件的建立
    進入美國Maxim(美信)公司的網(wǎng)站,打開LED驅(qū)動器MAXl6823的宏模型文件MAXl6823.LIB,將其另存為文本文件格式(*.txt),如MAXl6823.txt,這就得到了MAXl6823的Spice模型文件。進入Multi-sire 8主菜單,選擇Tools,/Component wizard,出現(xiàn)元器件編輯對話框,創(chuàng)建一個新的元器件共需8個步驟。其中的第6步應在元器件編輯器中選擇仿真模型對話框中的“Load from File”按鈕,并將MAXl6823.txt文件載入;第7步應將元器件原理圖符號引腳與元器件仿真模型引腳進行映射,這樣在仿真時就可實現(xiàn)其預定的電路功能,最后將編輯的元器件存放于“User”庫中。元器件編輯器的詳細使用方法請參考Multisim 8主菜單的“Help”。


2 脈寬調(diào)制高亮度LED驅(qū)動電路的仿真分析
2.1 高亮度發(fā)光二極管
    高亮度發(fā)光二極管(High-Brightness LED)是指其發(fā)光強度可達幾百至上千med(毫坎德拉)。一般小功率LED的最大工作電流僅30~70 mA,LED的發(fā)光強度與其工作電流IF成正比,超過最大工作電流則會過流而燒壞。
    下面介紹的日亞化學工業(yè)株式會社(網(wǎng)址http://www.nichia.corn,/cn/product/index.html)生產(chǎn)的NS-SWl00DT(白色)、NSSRl00BT(紅色)、NSSGl00BT(綠色)和NSSBl00BT(藍色)等LED產(chǎn)品,它們均是表面實裝型發(fā)光二極管(SMD Type LED),其主要性能見表1。


    MAXl6823非常適合要求高電壓輸入的汽車應用,并能承受高達45 V的拋負載電壓。其主要應用領(lǐng)域為:建筑、工業(yè)及環(huán)境照明,汽車組合尾燈(RCL)和霧燈,儀表盤指示燈,LCD背光照明,汽車緊急事件報警燈,光生物反應器及道口警示燈等。
2.3 脈寬調(diào)制高亮度LED驅(qū)動電路的仿真分析
    利用MuItisim 8進行仿真時,從元器件庫中選擇所需的器件拖放到工作區(qū),拖動引腳可進行連線操作。圖2是由555定時器及MAXl6823驅(qū)動器組成的脈寬調(diào)制LED驅(qū)動電路。圖2左半部分是由555定時器組成的輸出脈沖寬度可調(diào)(即占空比可調(diào))的方波發(fā)生器電路;右半部分是由LED驅(qū)動器MAXl6823組成的LED驅(qū)動電路。

2.3.1 555定時器組成的占空比可調(diào)的方波發(fā)生器
    按照圖2搭建好電路,LMC555CH與R4,R5,RP,D1,D2,C4組成無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器,通過調(diào)節(jié)RP使第3腳輸出占空比可調(diào)的方波信號,D1,D2使電容C4的充電和放電電流流經(jīng)不同的路徑,充電電流只流經(jīng)R4和RP左,放電電流只流經(jīng)R5和RP右,因此電容C4的充電時間T1和放電時間T2分別為:T1=0.693(R4+RP左)C4,T2=0.693(R5+RP右)C4,方波周期:T=T1+T2=0.693(R4+R5+RP)C4=O.693(6.8+6.8+100)×103×O.033×10-5=2.6×10-3 s,與RP的調(diào)節(jié)無關(guān),方波頻率f=1/T=385 Hz,通過調(diào)節(jié)Rp可改變輸出方波信號的占空比D=T1/T=(R4+Rp左)/(R4+R5+RP)。

2.3.2 脈寬調(diào)制高亮度LED驅(qū)動電路的仿真分析
    圖2中R1,R2,R3分別是3個輸出通道的檢測電阻。MAXl6823采用檢測電阻設置各通道的輸出電流,給輸出電流期望值所需的檢測電阻可用下面的公式計算:Rcs=Vcs/IOUT
    式中:Vcs為203 mV;IOUT=ILED(平均電流);ILED與PWM的占空比D有關(guān),ILED=IFpeakD(IFpeak為脈沖電流幅值)。若D=100%時,ILED=IF=20 mA,可計算出R1=R2=R3=Rcs=203 mV/20 mA=10.15 Ω。將LEDl,LED4,LED7的參數(shù)設置為與NSSBl00BT(藍色)的參數(shù)相同;將LED2,LED5,LED8的參數(shù)設置為與NSSRl00BT(紅色)的參數(shù)相同;將LED3,LED6,LED9的參數(shù)設置為與NSSG100BT(綠色)的參數(shù)相同。按動Multisim 8的仿真開關(guān),圖2中右邊的紅、綠、藍發(fā)光二極管會發(fā)亮、熄滅、再發(fā)亮、再熄滅,其亮、滅時間的長短隨LMC555CH第3腳輸出方波信號的占空比的變化而變化。通過按鍵盤上的A鍵或Shift+A鍵可調(diào)節(jié)RP的大小,從而改變輸出方波信號的占空比。再用Multisim 8仿真示波器檢測MAXl6823任一輸出端的脈沖信號波形,可知其峰值電壓為9.203 V,即VFB+VFR+VFG+Vcs=3.6+1.9+3.5+O.203=9.203 V,與設置值相符。這均說明所建立的MAXl6823新元器件的電路功能是正確的。


3 結(jié) 語
    從以上實例可以看出,利用Multisim 8仿真軟件可以方便地建立新元器件以及各種設計電路,并可通過改變元器件的參數(shù)等對電路性能指標進行仿真分析以滿足設計需要。

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