同步整流BUCK型DC-DC模块TPS54310的平均SPICE模型

误差放大器的电路级模型厂家一般不公布，这里根据TPS54310的数据手册，建立误差放大器的性能模型。由于性能模型采用黑箱模拟，因而降低了模型的复杂度，同时获得了更高的仿真效率。建立TPS54310误差放大器的性能模型需要下面6个主要参数：
1. 直流开环增益：120dB 或1000000 {GAIN}
2. 第一极点：3.75Hz {POLE}
3. 最大输出电压：1.75V {VHIGH}
4. 最小输出电压：0.75 V{VLOW}
5. 最大吸电流：3mA {ISINK}
6. 最大源电流：3mA {ISOURCE}

直流开环增益和第一极点的数据来自TPS54310数据手册中的误差放大器开环频响曲线。

最大输出电压和最小输出电压结合上面的（3）式推出。即当D_ON=0，误差放大器输出最小控制电压0.75V；当D_ON=1，误差放大器输出最大控制电压1.75V。最终TPS54310误差放大器的宏模型见（图7），其开环仿真曲线见图（8）。

（图7）TPS54310误差放大器的宏模型

（图8）TPS54310误差放大器的开环仿真曲线

同步整流管模型的构建
TPS54310同步整流管模型简化地用具有更小正向电压降的肖特基二极管来模拟。对理想二极管，正向电压降的公式：

（图9）同步整流管模型的I-V仿真特性曲线

一般用增大饱和电流IS的办法建立肖特基二极管的模型。用ICAP4软件包中的模型提取工具 SpiceMod，可以快速地建立同步整流管模型，如下： .MODEL D_SYNC D (IS=3.99M RS=2.8M N=1 CJO=10P VJ=0.75 M=0.333 TT=1.0N)。

（图9）是仿真的同步整流管模型I-V特性曲线。

可以看出，当电流为3A时，正向电压降为0.18V。

这个结果与TPS54310的同步整流管在3A时的压降3*0.059=0.177V是吻合的。

最终建立的TPS54310的平均SPICE模型内部电路见（图10），（图11）是对应的宏模型块的符号，供画仿真电路图时调用。定义的6个管脚除VERR外，都与TPS54310的实际管脚一致。管脚VERR用来在开环交流小信号仿真时插入交流信号源。TPS54310的模型需输入四个参数：开关频率FS，储能电感值L，储能电感的欧姆电阻RS，高频开关管的导通电阻RON。完整的TPS54310模型的SPICE网络文件见附件。

（图11）TPS54310宏模型块符号