|
Spice модели для TL431 + |
|
|
Guest_TSerg_*
|
Dec 10 2016, 15:30
|
Guests

|
О TL431 и дальнейших ее расширениях не знает только ленивый. Недавно подкинули мне вроде ранее неизвестную модельку TL431 - сказали "Адекватна". Стал проверять сразу в схемах и натыкаюсь на какие-то непонятности. В итоге, решил заново проверить "на чистоту" все имеющиеся модели . Результат - более, чем странный. Несмотря на то, что TL431 и ее клонам более чем 100500 лет, Spice-модели так и не устаканились. Из всего, что проанализировал - наилучшая (не значит - адекватная) от C.Basso (совсем не производитель TL431). Модели от TI - неадекватны, исключая поздние с Uref = 1.25 V Простой пример (три модели) - тест на переключение при повышении напряжения на входе от 0 до 10 V, питание 10 V через 1 кОм. Если на входе нет токоограничивающего резистора (для разных моделей и для их адекватного поведения - он нужен разный), то результат очень странный: http://shot.qip.ru/00gZ9L-4OPovQHsp/*** Включение по входу резистора > 10 Ом приводит модель 2 (BASSO) в адекватное состояние. Модели 1 (ED) для этого требуется R > 200 кОм. Модель 3 от TI, изначально неадекватная по напряжению включения на выходе, тем не менее ведет себя адекватно, несмотря на наличие или отсутствие резистора на входе. Единственное и логичное объяснение - модели создавались под главную функцию - "Шунтовой регулятор". Однако реалии оказались таковы, что TL431 применяется "черти-где", включая даже как усилитель  P.S. Ниже привожу все известные мне spice-модели TL431 и клонов. ********************************************** * TL431 * made by Chris Basso - 2005 ********************************************** .SUBCKT TL431 k a ref G1 a 2 5 ref -250u Q1 k 2 1 QN3904 R1 1 7 240 R2 7 a 6.6k Q2 k 7 a QN3904 50 D1 ref k DN4148 C2 7 a 1n D2 a k D2_mod C1 k 2 43p V1 5 a DC=2.49 D3 a 2 D3_mod .MODEL QN3904 NPN AF=1.0 BF=300 BR=7.5 CJC=3.5PF CJE=4.5PF + IKF=.025 IS=1.4E-14 ISE=3E-13 KF=9E-16 NE=1.5 RC=2.4 + TF=4E-10 TR=21E-9 VAF=100 XTB=1.5 .MODEL DN4148 D BV=100V CJO=4PF IS=7E-09 M=.45 N=2 RS=.8 + TT=6E-09 VJ=.6V .MODEL D2_mod D BV=36 CJO=4PF IS=7E-09 M=.45 N=1.3 RS=.8 + TT=6E-09 VJ=.6V .MODEL D3_mod D N=0.01 .ENDS ********************************* * K A FDBK * | | | ********************************* .SUBCKT TL431_MC 7 6 11 .MODEL DCLAMP D (IS=13.5N RS=25M N=1.59 CJO=45P VJ=.75 M=.302 TT=50.4N BV=34V IBV=1MA) *EB1 1 6 Value = { IF ( V(7,6)> 2.495, 2.495, V(7,6) ) } *V1 1 6 2.495 ; used for fixed reference, replaced with EB1 Limiter V1 1 6 2.495 R1 6 2 15.6 C1 2 6 .5U R2 2 3 100 C2 3 4 .08U R3 4 6 10 G2 6 8 3 6 1.73 D1 5 8 DCLAMP D2 7 8 DCLAMP V4 5 6 2 G1 6 2 1 11 0.11 .ENDS TL431_MC *************************** * TL431 MACROMODEL * 3-26-92 * * REFERENCE * | ANODE * | | CATHODE * | | | *************************** .SUBCKT TL431_TI 1 2 3 V1 6 7 DC 1.4V I1 2 4 1E-3 R1 1 2 1.2E6 R2 4 2 RMOD 2.495E3 R3 5 7 .2 D1 3 6 DMOD1 D2 2 3 DMOD1 D3 2 7 DMOD2 E1 5 2 POLY(2) (4,2) (1,2) 0 710 -710 .MODEL RMOD RES (TC1=1.4E-5 TC2=-1E-6) .MODEL DMOD1 D (RS=.3) .MODEL DMOD2 D (RS=1E-6) .ENDS ***************************** * TL431 Current Regulator * C A Ref * | | | ***************************** .subckt TL431 7 6 11 Q1 N004 N003 N001 0 P Q2 6 N002 N001 0 P Q3 7 N005 6 0 N R1 N002 6 600k R2 11 N002 648k I1 7 N001 5u V1 N003 6 1.2V Q4 7 N004 N005 0 N R6 N004 6 640k .model N NPN(BF=250 Cje=.5p Cjc=.5p Rb=500) .model P PNP(BF=120 Cje=.3p Cjc=1.5p Rb=250) .ends TL431 *************************************** * TLVH431 * © Copyright 2010 Texas Instruments Incorporated. *************************************** *.SUBCKT TLVH431 A K Fdbk .SUBCKT TLVH431 A K RF V_V2 N59715 A 1.24 G_G4 K A TABLE { V(STAGE2, A) } + ( (-10,0)(0,0)(80m,80m)(10,81m) ) R_R1 A STAGE1 1 R_R2 A STAGE2 1 C_C2 A STAGE1 159e-6 C_C3 A STAGE2 80n G_G1 A STAGE1 RF N59715 4 X_D1 A STAGE1 DC_1mV_1A_1V_1nA G_G3 A STAGE2 STAGE1 A 1 X_D2 STAGE1 N59689 DC_1mV_1A_1V_1nA X_D3 A K DC_1mV_1A_1V_1nA V_V1 N59689 A 80m .ENDS TLVH431 *$ .subckt DC_1mV_1A_1V_1nA A C G1 A C TABLE { V(A, C) } ( (-1,-1n)(0,0)(1m,1) (2m,10) (3m,1000) ) .ends DC_1mV_1A_1V_1nA *$ ************************** * TLVH431 Shunt regulator ************************** .SUBCKT TLVH431b 7 6 11 V1 1 6 1.24 R1 6 2 15.6 C1 2 6 .5U R2 2 3 100 C2 3 4 .08U R3 4 6 10 G2 6 8 3 6 1.73 D1 5 8 DC D2 7 8 DC V4 5 6 2 G1 6 2 1 11 0.11 .MODEL DC D (IS=13.5N RS=25M N=1.59 CJO=45P VJ=.75 M=.302 TT=50.4N BV=34V IBV=1MA) .ENDS TLVH431
|
|
|
|
Guest_TSerg_*
|
Dec 10 2016, 20:05
|
Guests

|
Цитата(TSerg @ Dec 10 2016, 18:30)  Информация получена сегодня от Амелиных, Марины и Сергея, выкладываю Часть работы студентов под их руководством по изучению моделей TL431.
Models_of_TL431.pdf ( 469.34 килобайт )
Кол-во скачиваний: 249P.S. Мне тоже пришлось заняться реверсом функциональных моделей TL431 по spice-моделям. Поэтому, вдвойне приятно совпадение взглядов и результатов.
|
|
|
|
|
Dec 11 2016, 09:39
|
Знающий
   
Группа: Свой
Сообщений: 888
Регистрация: 25-09-08
Из: Питер
Пользователь №: 40 458

|
Я пользуюсь такой CODE * Model developed by Eugene Dvoskin --> "http://www.audio-perfection.com" 02/05/2012 * This TL431 model has been developed from schematic in the * datasheet http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl431.pdf* It matches most of DC, AC, Transient, Stability and Noise performance of TI TL431 * No attempts were made to cover Temperature dependences .subckt TL431ED K A ADJ Q1 K ADJ N005 0 QN_ED R4 N005 N009 3.28k R2 N009 N012 2.4k R3 N009 N010 7.2k Q2 N012 N012 A QN_ED 1.2 Q3 N010 N012 N014 QN_ED 2.2 R1 N014 A 800 Q4 N003 N005 N006 0 QN_ED R5 N006 N011 4k Q5 N011 N010 A QN_ED Q6 N004 N013 A QN_ED 0.5 Q7 N003 N003 N001 QP_ED Q8 N004 N003 N002 QP_ED R7 K N001 800 R8 K N002 800 Q9 K N004 N007 QN_ED R9 N008 N007 150 Q10 K N008 A 0 QN_ED 5 R10 N008 A 10k Q11 N004 N004 ADJ QN_ED D1 A N004 D_ED R6 N013 N012 1k D2 A K D_ED C1 K N004 10p C2 N010 N011 20p .model QN_ED NPN(BF=140 Cje=1p Cjc=2p Rb=40 VAF=80 VAR=50 KF=3.2e-16 AF=1) .model QP_ED PNP(BF=60 Cje=1p Cjc=3p Rb=80 VAF=70 VAR=40) .MODEL D_ED D(Rs=5 CJO=4.0p) .ends TL431ED Вроде все работает нормально. Мне нужен был шум, котороый в стандартной модели нулевой. Шум этой модели близок к реальному. Буковки ED в названии ничего не значат, только для отличия этой модели от стандартной.
|
|
|
|
Guest_TSerg_*
|
Dec 12 2016, 14:23
|
Guests

|
Цитата(rudy_b @ Dec 12 2016, 13:03)  Во всех ваших случаях неадекватности напряжение на входе Ref больше напряжения на катоде - это нештатный режим работы. В штатных режимах все нормально. Я сразу вначале оговорился, что поскольку давно наблюдается тенденция использование TL431 и его клонов в черти каких, но в допустимых режимах - возникают вопросы к моделям. Поэтому и захотелось разобраться, с какими моделями можно работать в условиях по даташиту, но со свободным использованием выводов. Короче, вот съемка реальных значений с TL431 (Uпит = 12 В, ток катода = 10 мА): Характеристики Uout (Uref) До переключения (выключенное состояние): http://shot.qip.ru/00gZ9L-2OPovQHtt/Режим переключения (на половине шкалы наблюдается усилительный режим, что и понятно): http://shot.qip.ru/00gZ9L-4OPovQHtv/Режим насыщения (включенное состояние) http://shot.qip.ru/00gZ9L-4OPovQHtx/Видны нелинейные переходные процессы в статике, но напряжение остается в рамках 2 В, а не лезет наверх к Uпит., как в некоторых моделях. P.S. Разумеется, надо иметь в виду при использовании таких режимов, входной ток по даташиту ограничен стрессовым значением 10 мА. В данном случае, при напряжении питания 12 В, ограничивающем по входу REF резисторе 1 кОм и напряжении на REF = 3 V - имеем входной ток 9 мА, т.е. мы не превысили допустимый ток по входу в режиме стресса. В общем, рекомендация такова (что давно подтверждено практикой): Режим работы без ОС с катода возможен, в т.ч. и при превышении напряжения на REF напряжения на катоде, надо только ограничивать входной ток путем включения по входу резистора из расчета не превышения допустимого тока в стрессовом режиме, но желательным все же является ток на уровне нормальных рекомендованных условий.
|
|
|
|
Guest_TSerg_*
|
Dec 12 2016, 17:55
|
Guests

|
Цитата(rudy_b @ Dec 11 2016, 12:39)  Мне нужен был шум, котороый в стандартной модели нулевой. Шум этой модели близок к реальному. Шум в модели ED - фиктивный. (даже есть тесты по шуму с моделью ED, но внимательное изучение показывает их неадекватность, точнее - это вычислительный шум). В модели ED нет никаких явных источников шума с теми или иными параметрами, как нет и полупроводников с моделью шума. P.S. Когда я вижу вот такие "вещи", которые зависят от дискрета по времени, я не доверяю модели от слова "совсем": - дискрет 1 ns: http://shot.qip.ru/00gZ9L-2OPovQHtM/- дискрет 10 ns: http://shot.qip.ru/00gZ9L-6OPovQHtQ/- дискрет 100 ns: http://shot.qip.ru/00gZ9L-2OPovQHtR/
|
|
|
|
Guest_TSerg_*
|
Dec 12 2016, 22:03
|
Guests

|
Цитата(rudy_b @ Dec 13 2016, 00:55)  Я делал хитрозадую схему и получил шум в десятки раз больше, чем ожидал. Начал разбираться. Модель от TI не шумит вообще (как выяснилось), но, в даташите, указаны значения близкие к правде. Нашел модель ED которая дает близкий к реальному шум. Никакие особые генераторы шума не нужны, модели транзисторов сразу дают шум, близкий к реальному.
А при симуляциях во времени шум оценить трудно - большую и неконтролируемую болтанку дает сам симулятор - плохая сходимость. Нормальную оценку можно сделать только в спектральном анализе и вот там получаются близкие к реальности значения. Ткните пальцем, где Вы тут шум в каком-либо элемента нашли? .subckt TL431_EDV K A ADJ Q1 K ADJ N5 0 QN_ED R4 N05 N09 3.28k R2 N09 N12 2.4k R3 N09 N10 7.2k Q2 N12 N12 A QN_ED 1.2 Q3 N10 N12 N14 QN_ED 2.2 R1 N14 A 800 Q4 N03 N05 N06 0 QN_ED R5 N06 N11 4k Q5 N11 N10 A QN_ED Q6 N04 N13 A QN_ED 0.5 Q7 N03 N03 N01 QP_ED Q8 N04 N03 N02 QP_ED R7 K N01 800 R8 K N02 800 Q9 K N04 N07 QN_ED R9 N08 N07 150 Q10 K N08 A 0 QN_ED 5 R10 N08 A 10k Q11 N04 N04 ADJ QN_ED D1 A N04 D_ED R6 N013 N012 1k D2 A K D_ED C1 K N04 10p C2 N010 N011 20p .model QN_ED NPN(BF=140 Cje=1p Cjc=2p Rb=40 VAF=80 VAR=50 KF=3.2e-16 AF=1) .model QP_ED PNP(BF=60 Cje=1p Cjc=3p Rb=80 VAF=70 VAR=40) .MODEL D_ED D(Rs=5 CJO=4.0p) .ends TL431_EDV
|
|
|
|
Guest_TSerg_*
|
Dec 13 2016, 15:13
|
Guests

|
Цитата(rudy_b @ Dec 13 2016, 01:10)  в модели транзистора Я не обратил внимание на ненулевые значения параметров AF и KF для задания фликкер-шума, так, что все в порядке - шум есть  Что-то похожее на правду для одиночного транзистора NPN в модели ED: http://shot.qip.ru/00gZ9L-3OPovQHvG/И весьма занятный шум, для модели TL431 от ED: В диапазоне >10 Гц при Rг = 0 просто фантастика, но не реальная: http://shot.qip.ru/00gZ9L-1OPovQHvL/В диапазоне >10 Гц при Rг = 27к близко к ДШ: http://shot.qip.ru/00gZ9L-6OPovQHvN/И, в целом, по диапазону (Rг = 0): http://shot.qip.ru/00gZ9L-1OPovQHvK/При Rг > 27к происходит резкий подъем шума до 400n. В общем, опять все плохо согласуется с реальностью.
|
|
|
|
Guest_TSerg_*
|
Dec 13 2016, 19:03
|
Guests

|
Цитата(rudy_b @ Dec 13 2016, 21:42)  Ага, все верно. У меня делитель Ref - 2 резистора по 10к, питание 12в через 1к, но это несущественно. По даташитам измерения идут на 10 мА, так, что важно - это. По температуре модель от ED, неадекватна, как качественно, так и количественно: http://shot.qip.ru/00gZ9L-4OPovQHvW/154 mV против 14..34 mV (гр. I,Q) в температурном диапазоне -40..+85 С. Адекватная (по температуре) модель от TI (14 mV): http://shot.qip.ru/00gZ9L-4OPovQHvY/
|
|
|
|
Guest_TSerg_*
|
Dec 14 2016, 21:17
|
Guests

|
Цитата(rudy_b @ Dec 15 2016, 00:09)  Ты про всякие емкости в схеме не забыл? Внутри? Это дело дизайнеров моделей, что и проверяем. Снаружи нет никаких емкостей - все по схеме тестирования, рекомендуемой TI, LT в их даташитах. Паразитные C, L - это смешные, для такого девайса. P.S. Схема, рекомендованная по даташиту: http://shot.qip.ru/00gZ9L-6OPovQHws/Посмотрев на все плохие варианты, схему перевел на меньшее напряжение тестового импульса, но ток 4..5 мА. P.S. Да, извиняюсь - тест-схема такова: http://shot.qip.ru/00gZ9L-1OPovQHwz/Вывод adj (ref) можно подключать/отключать - не влияет в данном варианте. В итоге, для модели Basso - вот такая "петрушка": http://shot.qip.ru/00gZ9L-1OPovQHwA/Для модели Dvoskin (ED): http://shot.qip.ru/00gZ9L-6OPovQHwB/
|
|
|
|
|
Dec 15 2016, 11:07
|
Знающий
   
Группа: Свой
Сообщений: 888
Регистрация: 25-09-08
Из: Питер
Пользователь №: 40 458

|
Вообще - то, импульсная характеристика TL431 из последнего (SLVS543O–AUGUST 2004–REVISED JANUARY 2015) даташита выглядит совершенно иначе, чем ты приводил тут
. А есть еще и это
Отсюда понятно, что TI безбожно врет относительно своей детали - со временем увидишь сам. А если внимательно посмотришь на приведенную тобой импульсную характеристику, то заметишь, что это не переколебон, а несколько перескоков. На самом деле более интересно сравнивать эти параметры
|
|
|
|
Guest_TSerg_*
|
Dec 15 2016, 17:15
|
Guests

|
Цитата(rudy_b @ Dec 15 2016, 14:07)  импульсная характеристика TL431 из последнего (SLVS543O–AUGUST 2004–REVISED JANUARY 2015) Есть у меня это, но это вообще ни о чем. Fairchild приводила похожие хар-ки, но это далеко от реальности: http://shot.qip.ru/00gZ9L-3OPovQHwK/Цитата(rudy_b @ Dec 15 2016, 14:07)  А есть еще и это Это понятно, что будут изменения в зависимости от резисторов делителя. Цитата(rudy_b @ Dec 15 2016, 14:07)  А если внимательно посмотришь на приведенную тобой импульсную переходную характеристику, то заметишь, что это не переколебон, а несколько перескоков. О чем и говорю, что там не просто колебательное звено, но нелинейное Цитата(rudy_b @ Dec 15 2016, 14:07)  На самом деле более интересно сравнивать эти параметры Ну да, это след. этап.
|
|
|
|
Guest_TSerg_*
|
Dec 16 2016, 18:48
|
Guests

|
Цитата(rudy_b @ Dec 16 2016, 12:05)  Мелкие отличия. Так какая модель самая верная по импульсной характеристике? У меня немного другая задача(и): - личная - по изучению вариантов TL431 по производителям и экземплярам; - поставленная - по созданию адекватной отечественной spice-модели для отечественного клона.
|
|
|
|
Guest_TSerg_*
|
Dec 23 2016, 01:04
|
Guests

|
Цитата(AML @ Dec 18 2016, 20:27)  А по какому набору параметров планируется оценивать адекватность? Ну, как минимум S-параметры  Сейчас идет съем характеристик сотен экземпляров, тех или иных. В реальности - все возможные статические, динамические, термо- параметры. Вот только потом - создание спайс-моделей под задачи. P.S. Модели Basso & Dvoskin - не интересны. Они просто рассмотрены, как имеющиеся.
|
|
|
|
Guest_TSerg_*
|
Dec 24 2016, 16:48
|
Guests

|
Цитата(Herz @ Dec 19 2016, 01:48)  Если это - полноценная разработка аналога, то и модели должны быть разработаны заново, нет? Да. Это разработка на местном "свечном" заводике спектра клонов с Uref = 1.25 и 2.5, radhard. Грант выдан, участвуют студенты старших курсов, ну и мэтры. Я - куратор по студентам и проекту, не исполнитель.
|
|
|
|
Guest_TSerg_*
|
Dec 24 2016, 19:30
|
Guests

|
На днях, мне подкинули еще одну spice-модель TL431, от отечественного spice-дизайнера (пусть будет ник PSH). Исходная модель мне неизвестна. P.S. Сделал предварительные тесты. Если автор захочет и разрешит - выложу спайс с авторством и результаты тестирования. Впрочем, обезличенные результаты, полагаю можно выложить не спрашивая разрешения. 1. Переходная характеристика реального образца TL431. Что мы видим на переходном процессе (ПП)? - тонкую структуру дифф. типа в начале ПП; - пропорционально-интегральный ПП. Время установления ~ 500 ns http://savepic.ru/12508703.jpg2. Предложенная автором PSH - модель TL431 . Что мы видим на ПП? - отсутствует тонкая структура в начале ПП; - процесс автоколебательный, с большим временем установления; Время установления - 1500 ns (в 3 раза более, чем у реального образца) http://savepic.ru/12514846.png3. Температурная характеристика. (это один из главных показателей прецизионного стабилитрона). Что мы видим в предложенной модели? http://savepic.ru/12469777.pngВ температурном диапазоне (минус 40 .. + 85) - кошмарные 147 мВ дрейфа Uref. К тому же, смещен минимум TEMP-погрешности - от 25 С в плюс до 40 С. P.S. По ТТХ TL431 допустимо всего 6..14 mV в указанном диапазоне TEMP. 4. АЧХ. TL431 - это усилитель/компаратор с обратной связью. АЧХ - еще один важный показатель идентификации как модели, так и экземпляра. Для модели PSH, увы - абсолютно не адекватная АЧХ, особенно - по коэффициенту усиления. "Редкая птица" из TL431 превышает 60 дБ усиления. В модели PSH мы видим пойчти +80 дБ - анриал. http://savepic.ru/12502546.png5. Входная реверс-характеристика. Поскольку объект изучения - это "стабилитрон", то важным является изучение обратной вольт-амперной характеристки (ВАХ). ВАХ делим на три участка: минимальный, нормальный, максимальный. - минимальный - это изучение поведения прибора на переходе от минимальных токов к нормальным; - нормальный - это изучение поведения прибора в диапазоне нормальных токов; - максимальный - это изучение поведения прибора свыше нормальных токов. (статика, без ограничения по мощности) 5.1. Минимальный режим: http://savepic.ru/12465682.pngУдовлетворительно моделирует реальность 5.2. Нормальный режим: Хорошо моделирует реальность http://savepic.ru/12505621.png5.3. Максимальный режим. Удовлетворительно моделирует реальность http://savepic.ru/12497429.png
|
|
|
|
1 чел. читают эту тему (гостей: 1, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0
|
|
|