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瑞彩祥云

作者:Frederik Dostal,ADI 公司時間:2019-09-09來源:電子産品世界收藏

当采用降压型稳压器或线性稳压器電源时,一般是将電压调节为设定值来为负载供電。在一些应用中 (例如,实验室電源或需采用较长電缆连接各种元件的電子系统),由于互连线上存在各种電压降,因此无法确保在所需位置点始终提供准确的稳压電压。控制精度取决于许多参数。一个是负载需要连续恒定電流时的直流電压精度。另一个是生成電压的交流精度,这取决于生成的電压如何随负载瞬变而变化。影响直流電压精度的因素包括所需的基准電压 (可能是一个電阻分压器)、误差放大器的行为以及電源的一些其他影响因素。影响交流電压精度的关键因素包括所选的功率等级、后备電容以及控制环路的架构与設計。

本文引用地址:/article/201909/404611.htm

然而,除了所有这些会影响生成的電源電压精度的因素以外,还必须考虑其他影响。如果電源与所需供電的负载空间分离,则在稳压電压和需要電能的位置之间将存在電压降。该電压降取决于稳压器和负载之间的電阻。它可能是带插头触点的電缆或電路板上的较长走线。

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图 1.稳压器与相关负载之间的物理距离。

图 1 显示電源和负载之间存在電阻。可以通过略微提高電源生成的電压,来补偿该電阻上的電压损耗。不幸的是,线路電阻上产生的電压降取决于负载電流,即流过线路的電流。相较于低電流,高電流会导致更高的電压降。因此,负载由精度相当低的调节電压供電,而调节電压取决于线路電阻和相应的電流。

对于这个问题早就有了解决方案。可与实际连线并联,额外增加一对连接。采用开尔文检测线测量電子负载侧的電压。在图 1 中,这些额外的线路显示为红色。然后将这些测量值整合到電源侧的電源電压控制中。这种方式很有效,但缺点是需要额外的检测引线。由于无需承载高電流,这类引线的直径通常非常小。然而,在连接電缆中设置测量线以获得更高的電流会带来额外的工作量和更高的成本。

无需额外的一对检测引线,也可以对電源和负载之间连接线上的電压降进行补偿。对于一些電缆布线复杂、成本高昂并且所产生的 EMC 干扰很容易耦合到電压测试引线的应用而言,这一点特别有意义。第二种方案是使用LT6110 这类专用线路压降补偿 IC。将此 IC 插入電压发生侧,并测量进入连接线之前的電流。然后根据测得的電流来调节電源的输出電压,从而能够非常精确地调节负载侧電压,而不用考虑负载電流。

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图 2.利用 LT6110 调节電源输出電压,以补偿连接线上的電压降。

采用 LT6110 这类元件,就可以根据相应的负载電流来调节電源電压;不过,进行这种调节需要了解线路電阻相关信息。大多数应用都会提供此信息。如果在器件的使用寿命期间,将连接线更换成更长或更短的连接线,则还必须对采用 LT6110 实现的電压补偿进行相应调整。

如果在器件工作期间线路電阻可能会发生变化,可使用LT4180 这类元件,在负载侧具有输入電容时,通过交流信号对连接线電阻进行虚拟预测,从而为负载端提供高精度電压。

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图 3.使用 LT4180 对线路进行虚拟远程测量。

图 3 显示了一个采用 LT4180 的应用,其中传输线路的電阻未知。线路输入電压根据相应的线路電阻进行调节。使用 LT4180,无需开尔文检测线路,只需逐步改变线路電流并测量相应的電压变化即可实现電压调节。利用测量结果确定未知线路中的電压损耗。根据電压损耗信息实现 DC/DC 轉換器输出電压的最佳调节。

只要负载侧的节点具有低交流阻抗,这种测量方式就很有效。在许多应用中都有效,因为长连接线之后的负载需要一定量的能量存储。由于阻抗低,可以对 DC/DC 轉換器的输出電流进行调节,并通过测量连接线前侧的電压来确定线路電阻。

能否獲得穩定的電源電壓不僅與電壓轉換器本身有關,而且與負載的電源線也有關。

結論

通过额外配置开尔文检测线可以提高所需的直流精度。除此之外,也可以使用集成電路来补偿线路上的電压降,无需开尔文检测线。如果开尔文检测线的成本太高,或者必须使用现有线路,且没有额外的检测线,这种方案会很有用。利用这些設計技巧,可以很容易实现更高的電压精度。




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