. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
Power tipy XVIII - Jednoduché zlepšení stability regulátoru
11. listopadu 2010 - 9:16 | Robert Kollman | Power tipy XVIII - Jednoduché zlepšení stability regulátoru | Komentářů: 0  

Power tipy XVIII - Jednoduché zlepšení stability regulátoru

Další díl seriálu o návrhu napájecích zdrojů se zaměřuje na jednoduchou techniku, schopnou zajistit zlepšení stability regulátoru.

Moderní integrované obvody vyžadují napájení stále nižším napětím, avšak s výrazně lepší stabilitou. Návrh těchto napájecích zdrojů však nemusí tak náročný, jak by se mohlo na první pohled zdát. Dokonce i v případě, použijeme-li rezistory s jedním nebo více procenty tolerance, je možné při vhodném návrhu dosáhnout velmi přesného výstupního napětí.

Na obrázku 1 je uveden typický regulační obvod. Výstupní napětí je sníženo odporovým děličem a porovnáváno s referenčním zdrojem. Získaný rozdíl je následně zesílen a použit k řízení regulační smyčky. Při pohledu na toto schéma vás možná napadá, že přesnost takové regulace je omezena na přesnost dvojnásobku tolerance použitých rezistorů. Naštěstí tomu tak není a přesnost výstupního napětí zdroje je dána rovněž i velikostí poměru výstupního napětí k referenčnímu.


Obr. 1: Zjednodušené schéma typického chybového zesilovače z regulačního obvodu

Pro snadnější pochopení uvedeného problému si můžeme představit tři různé scénáře. První scénář nastane v případě, kdy není v obvodu použit žádný napěťový dělič. Jinými slovy, výstupní napětí je rovno referenčnímu napětí. Je zřejmé, že v tomto případě nevzniká na odporovém děliči žádná chyba. Druhá situace nastává v případě, kdy je výstupní napětí mnohem větší než referenční. V tomto případě je hodnota R1 mnohem větší než R2 a chyba děliče je dvojnásobkem tolerance použitých rezistorů, přičemž tolerance R1 ji posouvá jedním směrem a tolerance R2 druhým směrem. Třetím scénářem, který si můžeme snadno představit, je situace, kdy je výstupní napětí dvojnásobkem referenčního napětí. V tomto případě se nominální hodnota R1 a R2 rovná. Z toho zároveň vyplývá, že tolerance použitých odporů posouvají celkovou odchylku vždy v opačných směrech. Například R1 odchylku zvyšuje a R2 ji naopak snižuje.

Obrázek 2 ukazuje odchylku výstupního napětí v závislosti na poměru referenčního a výstupního napětí. (Viz příloha pod článkem) Zjednodušeně řečeno, přesnost děliče je rovna hodnotě (1 - Vref/Vout)*2*Tolerance, která koreluje s našimi třemi body, které jsme si odvodili v úvodu. Tato rovnice je sice mírně zjednodušená, avšak pro většinu běžně užívaných tolerancí odporů by měla poskytovat dostatečnou přesnost výsledků.


Obr. 2: Výstupní tolerance je jednoduše rovna: (1-Vref/Vout)*2*tolerance (na obrázku je příklad 1% rezistorů)

Podíváte-li se na vzorec, je jasné, že umožňuje dosažení vyšší přesnosti při nižším výstupním napětí. Řada moderních integrovaných obvodů pracuje s napětím v rozsahu 0,6 až 1,25 V, který zde dovoluje dosažení přesnosti jednoho procenta a méně.

Aby jste si však nemysleli, že odchylka zdroje je závislá pouze na obvodu zpětné vazby, je v Tabulce 1 uvedeno několik dalších problémových faktorů. Jedná se o výsledek z pohledu odchylky odporu od typické katalogové hodnoty. Tuto hodnotu může být v reálném návrhu obtížné dosáhnout, a proto se většina techniků zastavuje již na počáteční toleranci. I dále však existuje celá řada výraznějších zdrojů odchylky, uvedených právě v tomto přehledu. Ani tyto faktory není dobré v aplikaci zcela přehlížet, neboť v praxi se pak jednotlivé odchylky sčítají. Tak například, v dokumentacích elektronických součástek není standardně uvedena žádná odchylka vlivem teplotního koeficientu, ovšem ve skutečnosti způsobují oba rezistory posun odchylky výstupního napětí ve stejném směru a není zde žádný prvek, který by napětí děliče posouval opačným směrem. Po několika výpočtech a konzultaci s konstruktéry bylo rozhodnuto, že 2,5 procenta odchylky při použití 1 procentních rezistorů představuje rozumný kompromis mezi stabilitou a výrobní cenou.

Zdroj odchylky Typicky Celkem Komentáře
Počáteční tolerance 1 % 1 % Typicky 0,1%; 0,5%; 1% nebo 5%
Teplotní koeficient 0,5 % 1,5 % Typicky 0,2% až 4% pro 70 °C
Životnost 1 % 2,5 % 1000 hodin při jmenovitém výkonu
Proces pájení 1 % 3,5 % 260 °C pro 10 sekund
Provoz při nízkých teplotách 0,75 % 4,25 % 1 hodin při -55 °C
Zatížení vysokou teplotou 1 % 5,25 % 100 hodin při 125 °C
Krátkodobé přetížení 2 % 7,25 % 2.5 x RCWV pro 5 sekund
Mechanické namáhání 0,5 % 7,75 % 2mm ohybu pro 10 sekund
Odolnost proti vlhkosti 2 % 9,75 % Mil Std 202
Pravidelné teplotní výkyvy 0,5 % 10,25 %  
Otřes 0,2 % 10,45% 50G, 11ms
Vysokofrekvenční vibrace 0,2 % 10,65% 10 - 2000Hz

Tab. 1: K toleranci rezistorů je třeba připočítat i další možné odchylky

Přesné výstupní napětí regulátoru by nemělo být omezujícím faktorem celého zařízení. Je však třeba dodržovat základní fyzikální pravidla a zároveň volit vhodný dělicí poměr.

Nezapomeňte i příští týden na další pokračování seriálu Power Tip, ve kterém budeme diskutovat o zajímavé topologii zdroje pro záporné napětí.

Pro více informací o tomto a dalších řešení napájení, navštivte stránku: www.ti.com/power-ca.

Příloha:

Řešení pro výpočet rezistoru R1 vychází z odporového děliče (R):

Doplněním vzorce o odchylku rezistorů (T) získáme:

Po nahrazení R1:

Po vynásobení zlomku R/R2:

Dělením hodnotou R a odečtením čísla jedna získáme chybu:

Pro T<<1:

Autor: Robert Kollman, Texas Instruments







GooglePlus1 FaceBook Twitter del.icio.us DiGG Google StumbleUpon Google Buzz Email RSS PDF Tisk
Příbuzné články:
Power tipy I - Výběr správné pracovní frekvence spínaného zdroje
Power tipy II - Jak omezit vliv rušení zdroje
Power tipy III - Tlumení vstupního filtru - Díl 1 z 2
Power tipy IV - Tlumení vstupního filtru - Díl 2 z 2
Power tipy V - Záporné napětí ze snižujícího regulátoru
Power tipy VI - Správné měření napájecího zdroje
Power tipy VII - Efektivní napájení výkonových LED
Power tipy VIII - Omezení EMI technikou rozprostřeného spektra
Power tipy IX - Odhad nárůstu teploty výkonových součástek
Power tipy X - Přechodová odezva napájecího zdroje
Power tipy XI - Řešení ztrát v obvodu napájení
Power tipy XII - Maximalizování účinnosti napájecího zdroje
Power tipy XIII - Omezte ztráty v jádře indukčnosti
Power tipy XIV - Zdroj topologie SEPIC zajišťuje vyšší účinnost
Power tipy XV - Levný a výkonný budič LED
Power tipy XVI - Tlumení propustného měniče
Power tipy XVII - Komutační obvod u Flyback regulátoru
Power tipy XVIII - Jednoduché zlepšení stability regulátoru
Power tipy XIX - Snadné získání více záporných napětí
Power tipy XX - Parazitní rezonance v napájecím zdroji
Power tipy XXI - Hlídejte RMS proud kondenzátorů
Power tipy XXII - Vyhněte se častým problémům s chybovým zesilovačem
Power tipy XXIII - Zlepšení regulační odezvy zdroje - část 1
Power tipy XXIV - Převod paralelní impedance na sériovou
Power tipy XXV - Zlepšení regulační odezvy zdroje - část 2
Power tipy XXVI - Přenos vysokofrekvenční energie vodičem
Power tipy XXVII - Paralelní řazení napájecích zdrojů
Power tipy XXIIX - Krátkodobé zvýšení teploty v obvodech MOSFET - část 1
Power tipy XXIX - Krátkodobé zvýšení teploty v obvodech MOSFET - část 2
Power tipy XXX - Síťový zdroj s obyčejným obvodem
Power tipy XXXI - Poměr vnitřních odporů v synchronním regulátoru
Power tipy XXXII - Pozor na proudy v regulátorech SEPIC – část 1
Power tipy XXXIII - Pozor na proudy v regulátorech SEPIC – část 2
Power tipy XXXIV - Jednoduchý izolovaný napájecí zdroj
Power tipy XXXV - Omezení parazitní kapacity v transformátorech

Komentáře:
Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
M75 QUECTEL
Dual-Band GSM modul provedení SMD, pouze pro SMS služby
Termín nepotvrzen od 275 Kč

Informace uvedené v článcích jsou platné v době jejich vydání a samotné články jsou určeny pouze jako zdroj informací. Autor článku ani správce webu nenesou žádnou zodpovědnost za případné újmy na majetku a zdraví. Názvy společností a výrobků, loga a další multimediální materiál mohou být ochrannými známkami příslušných společností.
RSS kanály: | |
+420 723 846 377
info@pandatron.cz
Všechna práva vyhrazena | mobilní verze | © Copyright 2000 - 2016 ISSN 1803-6007