如何设计准确的直流电源?
来源:乐鱼游戏官网网站入口 发布时间:2024-05-27 02:52:14。在环境和温度变化为±5°C时,设备的电流和电压控制精度需要优于满量程的±0.02%。精度在很大程度上取决于电流感应的温漂。在本文中,您将了解不同元件如何影响系统精度,以及如何为精密直流电源的设计选择适合的元件。
图1是一个电源方框图,包括输出驱动器、电流和电压感应电路、控制环路、模数转换器ADC)和数模转换器DAC)。输出驱动器的选择取决于输出精度、噪声和功率级。线性电源可用作低功耗(
然而,由于会有功率损耗,使用输出功率更高的线性输出驱动器具有挑战性,所以您需要使用同步降压转换器实现更高的输出功率,在输出端使用大滤波器,可实现0.01%的满量程精度。例如,使用降压转换器,在5V输出范围可实现500µV的精度。您还需要确认,转换器中没有在轻负载时增大输出纹波的脉冲跳跃和模式。C2000实时微控制器MCU) 非常适合精密同步降压转换器电源,因为您可以在软件中禁用不想要的功能。
高精度电流分流电阻器和低漂移仪表放大器可以测量输出电流。仪表放大器的输入失调电压误差和增益误差不是问题,因为在系统校准时会考虑到这两个误差。但仪表放大器的失调电压和增益漂移、输出噪声以及增益非线性难以校准,在选择电流感应放大器时应该考虑这些误差。
公式1计算电流感应放大器的总体未调误差,如表1中所示。共模抑制比的误差相对较小,所以可以忽略它。
在表中列出的放大器中,INA188 的误差最小。误差计算使用±5°C气温变化,分别为1A和25A输出选择100mΩ和1mΩ电流电阻器。
您可以使用差分放大器或仪表放大器非常准确地监测负载电压。放大器感应两个负载的输出电压和接地,消除因电缆中的任何压降而产生的误差。系统校准会调整放大器的失调电压和增益误差,只留下输入温漂。您可以将温漂除以满量程电压,以百万分率为单位计算漂移。例如,对于 2.5V 满量程和 1µV/°C 温漂,漂移将为 0.4ppm/°C。如果您需要较低的输出电压漂移,则可以选择零漂移运算放大器(例如 OPA188),其最大输入温漂为 85nV/°C。但是,具有 1µV/°C 温漂的精密运算放大器足以满足大部分应用的需求。
在系统校准时调整ADC失调电压和增益误差。ADC的漂移和非线性引起的误差难以校准。表2将温度变化为±5°C时三个不同高精度Δ-Σ ADC的误差进行了对比。在表中所列的ADC中,ADS131M02的误差最小。误差计算不包括ADC的输出噪声和电压基准误差。
图2展示了电源的模拟控制环路。即使您不需要恒流输出,保留恒流环路也将有助于短路保护。恒流环路会通过降低输出电压来限制输出电流,并且电流限制可通过IREF设置进行编程。
在恒流和恒压环路之间使用二极管有助于实现恒压至恒流转换,反之亦然。多路复用器友好型运算放大器适合恒流和恒压环路,避免在开环运行时放大器输入之间发生短路。当任何控制环路处于开环状态时,运算放大器可能会在其输入引脚处产生大于0.7V的差分电压。非多路复用器友好型运算放大器在输入引脚有反向并联二极管,不允许差分电压超过二极管压降。因此,非多路复用器友好型运算放大器会增大放大器的偏置电流,可能在该电流与源阻抗相互作用时导致器件自发热和降低系统精度。
您还可以在C2000实时MCU内的数字域中实施控制环路。C2000实时MCU的高分辨率脉宽调制器、精密ADC和其他模拟外设可帮助减少元件和物料清单总数。C2000实时MCU产品系列包括16位和12位ADC选项。
在为测试和测量应用设计直流电源时,应考虑温漂和噪声规格。如果选择低漂移放大器和ADC产品,可以实现低于0.01%的精度。
在环境温度变化为±5°C时,设备的电流和电压控制精度需要优于满量程的±0.02%。精度在很大程度上取决于电流感应电阻器和放大器的温漂。
。在环境温度变化为±5°C时,设备的电流和电压控制精度需要优于满量程的±0.02%。精度在很大程度上取决于电流
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设计 /
在长期的运行中, 其纹波系数总量发生变化。为了控制每组充电机的纹波系数和纹波含量(交流脉 动量),我们特地开发了本产品。能实时
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。在环境温度变化为±5°C时,设备的电流和电压控制精度需要优于满量程的±0.02%。精度在很大程度上取决于电流感应电阻器和放大器的温漂。在本文中,您将了解不同元件怎么样影响系统精度,以及如何为
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