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妙用\”虚拟远端采样\”改进负载调理功能(一)

当电源和负载之间存在较大压降时,准确调节负载电压可能很难。即使稳压器在自己的输出端产生非常稳定的电压,负载电流的变化也会影响沿导线产生的IR压

当电源和负载之间存在较大压降时,精确调理负载电压或许很难。即便稳压器在自己的输出端产生十分安稳的电压,负载电流的改动也会影响沿导线产生的IR压降,然后在负载端导致极大的电压动摇(图1)。


图1:经过电阻性互连线完成最简略的负载调理模型。

在负载侧改进调理的传统处理计划包含添加额定的导线以进行远端采样(图2),可是添加额定的导线并不是一种可行的抱负计划。一种新的操控办法是“虚拟远端采样(VRS)”,该办法很简略地代替了惯例处理计划,并可防止惯例处理计划的危险,并且在某些情况下还处理了曾经无法处理的问题。


图2:远端采样处理负载调理问题,可是在分压器上添加了导线。

传统的负载端调理计划

虚拟远端采样处理了在长导线结尾坚持负载安稳的问题,这种办法比直接远端电压采样、压降补偿、和负载端调理等惯例远端采样办法更易选用,且作用更好。

第一种传统办法是直接远端采样(图2),该计划可完成极好的负载端调理,可是需求两对导线:一对供给负载电流,另一对丈量负载端的电压,以便完成恰当的调理。远端采样需求先见之明,有必要规划到体系里。除非有一对额定的检测导线准备好待用,远端采样不或许过后完成。

第二种传统办法是压降补偿,这不需求额定的导线,可是却需求细心估量负载线路的压降。对电源电压进行调理,以补偿估量的互连线压降。不过,已然压降仅是估量值而不是丈量值,那么这种办法的精确性值得商讨。

第三种传统办法触及直接在负载端放置一个稳压器。这既保证了精确度,又简化了布线,可是稳压器在负载端占用名贵的空间、下降了电源体系的整体功率且挨近负载的功耗升高了。在工业和轿车体系中,在负载端的严格环境中放置一个稳压器也许是不或许的。

VRS 避开了所有这些约束,一同在多种条件下完成了令人赞赏的负载调理作用。

什么是 VRS?

图3显现了一个简化的虚拟远端感测体系原理图,由一个电源或经过电阻性互连线(由导线和连接器组成)驱动负载的稳压器组成。假如不选用VRS,电源电压 (VSUPPLY)和DC电流(ILOAD) 是已知的,可是无法确认多少电压供给给了负载,多少电压丢失在导线中,因而无法完成恰当的负载电压调理。


图3:虚拟远端采样易于完成。

LT4180 VRS 经过查询线路阻抗和动态补偿压降处理了这个问题。该器材经过使输出电流在所需输出电流的95%和105%之间替换改动来作业。换句话说,LT4180强制电源供给一个DC电流加上一个峰峰值起伏等于DC电流10%的电流方波。去耦电容器C(通常在非VRS体系中保证低阻抗,以完成恰当的负载瞬态)还承当了一个附加的人物 ──从VRS方波中滤除电压瞬态。

由于C的巨细能够改动,以在方波频率上产生“AC 短路”,所以在电源端产生的查询电压方波等于 VSUPPLY(AC) = 0.1 ? IDC ? R,以VP-P来衡量。这个在电源端测得的电压方波峰峰值起伏等于DC导线压降的1/10。这不是估量值,它是导线上经过悉数负载电流时直接丈量的压降。经过小信号处理,从这个AC信号中产生了一个DC电压,这个 电压引进电源的反应环路,以供给精确的负载调理。

那么VRS有多有用?

LT4180的静态负载调理如图4所示。在这种情况下,负载电流从零开始升高,直至在导线中产生一个2.5V的压降中止。负载端电压在最大电流时仅比电流为零时下降73mV。乃至导线内压降等于标称负载电压的50%时,负载端的电压依然坚持在无负载电流值的1.5%之内。导线压降不那么大时,会产生更好的成果。


图4:在极宽的稳压器至负载导线压降规模内,LT4180的静态负载调理令人形象深入。

VRS极度灵敏

LT4180简直可与任何电源或稳压器一同运用:线性或开关式、阻隔或非阻隔式。电源能够同步或不同步至LT4180。为了满意各种体系和电源需求,VRS作业频率能够在超越以千计的规模内调理。它还供给扩频作业形式,以部分起到抗单音搅扰的作用。其较大的输入电压规模简化了规划。

用 VRS 处理曾经不或许处理的问题

除了供给可代替惯例办法的处理计划,VRS还在电池充电、工业和以太网、照明、测井以及其它运用领域发明了曾经不或许取得的时机。

改进电池充电器

图5暗示了一个大略的电源体系,用于笔记本电脑、PDA、蜂窝电话或便携式文娱设备。一个外部电源/电池充电器用来最大极限地减小便携式电子设备的尺度。充电器仅在该设备封闭且没有汲取电流时才干正确作业。当电池挨近满容量时,电池充电电流(IBAT)挨近为零。假如I=0,那么电池充电器电压VSUPPLY等于电池浮充电压,并且充电中止功用正确发动。


图5:一种(有缺点的)电池充电架构旨在用一个外部电池充电器减小设备尺度。

可是假如体系稳压器汲取电流,会产生什么问题?电池电压VBAT或许低于所需电池充电器电压VSUPPLY,因而使充电速度变慢,乃至彻底中止充电。互连线电阻不或许降到足够低来处理这个问题。1%的锂离子浮充电压精确度要求转换为42mV浮充电压差错(就单节锂离子电池而言)。由于还存在其它浮充电压差错源,所以导线压降有必要坚持远低于这个值。

传统处理计划选用像图6所示那样的杂乱架构,这种架构在设备中纳入了充电器和一个电源途径操控器。虽然这样能够下降与导线有关的充电差错,可是也增大了设备的尺度和设备内部的功耗,由于充电器和电源途径操控器有必要放在设备内部。


图6:未用VRS的典型电池充电架构。

图7显现选用 VRS 时不打扣头的处理计划。充电器电压在设备端得到恰当的操控,不受负载电流(I)影响,因而能够运用一个外部电池充电器电源,电源途径操控器能够去掉。


图7:以VRS完成的简化电池充电计划,该计划能减小设备的整体尺度,完成图5所示处理计划不或许完成的作用。

在以太网供电运用中十分简略补偿线路压降

以太网供电和工业运用也获益于VRS。VRS答应低压设备(具大作业电流)在CAT5和CAT6电缆上运转,而不会产成长导线引起的压降。乃至10V至20V的线路压降也能够补偿,然后答应在远端运用简略的线性稳压器或不运用稳压器。

下接:妙用虚拟远端采样改进负载调理功能(二)

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