Alacsony zajszintű lineáris szabályozó 200 mA referencia feszültségforráshoz, mint tápegység; Félvezetők analóg
2019. április 12., 7:12 | Írta: Michael B. Anderson
Alacsony zajszintű tápegység lineáris IC szabályozóval
A referenciafeszültség-forrásokat gyakran használják a pontos és alacsony zajszintű áramellátáshoz, bár nem terhelésre szolgálnak. Az Analog Devices kifejlesztett egy lineáris szabályozó IC-t az ilyen alkalmazásokhoz - kétcsatornás, valamint nagy csatornaelválasztással és precíz vezérléssel.
Az analóg áramkörök fejlesztői gyakran támaszkodnak egy egyszerű referenciafeszültség-forrásra, hogy DA és AD átalakítóikat alacsony zajszintű feszültséggel látják el. Ez a feladat azonban messze meghaladja egy referenciafeszültség-forrás hatókörét - amelyet úgy fejlesztettek ki, hogy zajmentes, pontos és stabil feszültséget juttasson a szabályozó referencia bemenetére, például egy kapcsolószabályozó referencia bemenetére az áramátalakítókban. Bizonyos megkötések mellett a referenciafeszültség-források általában a feladatnak felelnek meg, ami arra ösztönzi a fejlesztőket, hogy referenciafeszültség-forrásokat alkalmazzanak nagyobb áramigényű áramkörök ellátására. Mert ha a referencia feszültségforrás képes ellátni az átalakítót áramellátással, miért ne lehetne az analóg jelfeldolgozás vagy egy másik átalakító? Ezt a listát lehetne folytatni.
A pontosság és a teljesítmény közötti választás kínja minden fejlesztési folyamatban általános. A "gyors rángatás" módszer referencia feszültségforrás használatát javasolja, ha pontosságra van szükség, és lineáris szabályozót (LDO), ha több mW teljesítményre van szükség.
Ha mindkét követelmény nem teljesíthető egyetlen forrással, két fokozatot kell hozzáadni, és külön vonalakat kell vezetni, még akkor is, ha a névleges feszültség megegyezik. Az erőfeszítés magasabb költségekkel és az áramköri kártya további helyigényével jár.
És amikor nagy pontosságú feszültségforrásra van szükség több mW teljesítmény leadásához, a tervező kénytelen egy referencia feszültségforrást pufferolni. Az Analog Devices LT6658 megoldja ezt a problémát. Két precíziós, alacsony zajszintű feszültség kimenettel rendelkezik, kombinált 200 mA kimeneti árammal. Az Analog Devices Refulatornak hívja, mesterséges szónak, amely referenciából és szabályozóból áll.
Referenciafeszültség alacsony sodródással
Az LT6658 egy alacsony zajszintű, precíziós szabályozó, alacsony sodródással - tipikus referenciafeszültség-forrás specifikációival: 10 ppm/K drift és 0,05% -os alappontossággal. Két kimenetével, amelyeket legfeljebb 150 mA vagy 50 mA áramra terveztek, és aktív mosogatóként is működhetnek, az LT6658 magasabb kimenetet képes nyújtani, összehasonlítva egy lineáris szabályozóval. A pontosság fenntartása érdekében a terhelés szabályozása 0,1 ppm/mA. A tápfeszültség penetrációja általában 1,4 ppm/V, ha a bemeneti sorkapcsok össze vannak kötve, és 0,1 ppm/V alatt, ha független források vannak csatlakoztatva a bemeneti sorkapcsokra.
1. ábra. Az LT6658 refulator referencia feszültségforrásból és két külön kimeneti erősítőből áll. Mindhárom fokozat külön táplálható.
Az LT6658 tipikus áramköre be van kapcsolva 1. kép Látható. Az LT6658 refulator egy referencia feszültségforrásból (sávrésből), a zajcsillapítás szűrőfokozatából és két kimeneti erősítőből áll, amelyek impedancia átalakítóként és puffererősítőként szolgálnak. A sávszélesség-referencia-forrást és a két kimeneti erősítőt külön táplálják, hogy lehetővé tegye a kiterjedt leválasztást. Az egyes kimeneti erősítők invertáló bemenete előkerül. Ez lehetővé teszi a fejlesztők számára, hogy a feszültséget közvetlenül a terhelésnél táplálják vissza az erősítő bemenetére, hogy ellensúlyozzák a hálózati ellenállás hatását.
A zajcsillapító szűrő egy beépített 400 Ω-os ellenállásból áll, külső kondenzátorral. Aluláteresztő szűrőként működik, és korlátozza a sávszélesség-referencia-forrás zaját. A külső kondenzátor bármilyen méretű lehet, ami nagyon alacsony értékre csökkenti a zaj sávszélességét.
Gyors és sima ülepedés a terhelés megváltozása után
2. ábra Az 1. kimenet (UA1, max. 150 mA) lépésválasza 1 mA terhelési lépésre (a) - 10 mA - 11 mA - és 140 mA terhelési lépésre (b) - 10 mA - 150 mA - megmutatja, hogy a vezérlő milyen gyorsan és pontosan reagál.
A 150 mA-es vezérlő (1. kimenet, UA1) ülepedési viselkedése szemlélteti 2. kép. A 2a. Ábra mutatja az 1 mA-es terhelés ugrás lépési válaszát 10 mA-ről 11 mA-re; A 2b. Ábra mutatja a lépés válaszát egy 140 mA-es 10–150 mA közötti ugrásra.
A kimeneti erősítő forrásként és mosogatóként való működése lehetővé teszi a kimeneti feszültség gyors ülepedését. Az átmeneti válasz rövid, miközben a pontos terhelésszabályozás megmarad.
A vezérlés terhelésfüggése jellemzően csak 0,1 ppm/mA. A második kimenet (UA2) hasonló tranziens válaszú, maximális terhelése 50 mA.
Kimenetkövetés - minden csatornától független
3. ábra: Az 1. kimenet növekvő terhelése alig befolyásolja a második kimenet feszültségét. A két kimeneti feszültség aránya nagyrészt változatlan. (A felmelegedés hatásait nem vették figyelembe).
Az LT6658 kimenetei nyomon követhetők, még akkor is, ha különböző feszültségre vannak állítva. Több átalakítóval ellátott áramkörökben, amelyek eltérő referenciafeszültséget igényelnek, ez biztosítja, hogy a konverterek egyenletes eredményt adjanak.
Ez azért lehetséges, mert az LT6658 két kimenetét egy közös feszültségforrás vezérli. A kimeneti puffererősítőket a megfelelő nyomkövetés és az alacsony sodródás elérése érdekében le kell vágni.
Amikor az 1. kimenet terhelése (UA1) 0 mA-ről 150 mA-re nő, az UA2 kimenet kevesebb, mint 12 ppm, 3. kép Látható. Ezért a kimenetek közötti kapcsolat változatos terhelések és üzemi feltételek mellett is fennmarad.
Üzemi feszültség elnyomás és csatorna elválasztás
Annak érdekében, hogy a tápfeszültség áteresztése (PSRR) és a kimenetek csatorna elválasztása nagyon magas legyen, az LT6658 három tápegységgel rendelkezik. Az UE csatlakozó táplálja a sávszélesség-referencia áramkört. Az UE1 és UE2 csatlakozókkal táplálják az UA1 és UA2 kimeneti erősítőit. A legegyszerűbb módszer mindhárom csatlakozás összekapcsolása, amely tipikus egyenáramú tápfeszültség áteresztését 1,4 ppm/V. Ha a tápfeszültség-csatlakozásokat külön külön forrásokhoz csatlakoztatják, az egyenáramú tápfeszültség áteresztése az UA2 esetén csak 0,06 ppm/V - állandó értéken rögzített UE1 bemeneti feszültséggel mérve.
Ban ben Asztal 1 Összefoglaljuk a tápfeszültség behatolásának értékeit a megfelelő tápfeszültség 5 V és 36 V közötti lökete esetén. Az UE tápegység rendelkezik a legnagyobb érzékenységgel, ami általában 1,4 ppm/V változást eredményez a kimeneteknél. Az UE1 és UE2 tápcsatlakozások gyakorlatilag nincsenek hatással a kimeneti feszültségekre. Az UE1 és UE2 oszlopokban mért értékek a kimeneti zaj szintjén vannak.
1. táblázat: A mért tápfeszültség-penetráció (PSRR) a tápfeszültség 5 V-ról 36 V-ra történő ugrásával. A legnagyobb érzékenységet az UE csatlakozás mutatja.
Ban ben 4. kép az AC tápfeszültség áttételének két példája látható. Az első példában 1 µF kondenzátor van az LT6658 NR csatlakozóján, a második példában 10 µF kondenzátor van csatlakoztatva az NR csaphoz. A nagyobb 10 µF-os kondenzátor a 107 dB-es elnyomást 2 kHz-re állítja.
A tápfeszültségek váltakozó csatornás elválasztása az UA1 és UA2 között 5. kép látni. Itt a csatornától a csatornáig terjedő távolság 100 kHz-ig nagyobb, mint 70 dB, CNR = 10 μF.