. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
Power tipy XIX - Snadné získání více záporných napětí
18. listopadu 2010 - 9:04 | Robert Kollman | Power tipy XIX - Snadné získání více záporných napětí | Komentářů: 1  

Power tipy XIX - Snadné získání více záporných napětí

Příchodem VoIP technologie (Voice over Internet Protocol) vyvstává potřeba získání několika vyšších záporných napětí. Ty jsou v zařízení využívána především pro napájení telefonní linky.

Obecně je v těchto zařízeních pro napájení proudové smyčky využíváno napětí -24 V, stejně jako když je telefonní linka v aktivním stavu. Dále se pak pomocí dvou nebo i více záporných napětí řídí především vyzvánění telefonu a další stavy. Z pohledu návrháře může být zároveň zajímavá i skutečnost, že se na telefonní lince jednotlivé stavy vzájemně vylučují. To znamená, že například není možné vytáčet telefonní číslo a zároveň mluvit s protistranou. Nicméně, situace se komplikuje ve chvíli, kdy má být v systému použito více telefonních linek, které se samozřejmě mohou nacházet v různých provozních stavech. Všechny tyto systémy jsou obvykle napájeny jediný 12 V zdrojem, který zároveň zajišťuje nezbytnou izolaci. To tedy znamená, že druhý stupeň izolace obvykle není potřeba. Co se výkonových nároků týče, obvykle v součtu nepřekonají hodnotu 25 W a stabilita napětí se může zpravidla pohybovat v rozmezí indexu 3 až 10.

Z uvedených požadavků na aplikaci zdroje záporných napětí vyplývá jednoznačná volba Flyback topologie. Ať z pohledu výkonových úrovní, vysokého záporného napětí či více výstupů, vše je v souladu s geniální flyback topologií. Nicméně, i zde je několik problémů: topologie obsahuje nechráněný výkonový spínač, který je namáhán napěťovými špičkami, obvykle je vyžadován dvoustupňový výstupní filtr a regulace při změně zatížení od nuly do 100% nezaručí odchylku napětí do tří procent.

Na obrázku 1 je uvedeno alternativní řešení problému. Schválně, kdo z vás pozná, o jakou topologii jde? Pojďme se společně podívat na některé z použitých aspektů návrhu a dále i na to, proč je zatížení všech výstupů svedeno do jediného, -27 V výstupu.

Rozepnutí výkonového prvku způsobí, že náboj C16 je vyrovnán s nábojem spínače Q1. Naproti tomu při jeho sepnutí dojde k vyrovnání náboje C16 s výstupem usměrňovače (D2). Proto zde nedochází k napěťovým překmitům, známým z flyback regulátorů. Navíc jsou vstupní a výstupní proudy vázané přes indukčnost a stále kontinuální, což výrazně zjednodušuje jak vstupní, tak i výstupní filtry. Tato topologie se obvykle označuje jako C'uk převodník. Bohužel však hlavním problémem při návrhu této topologie je skutečnost, že typický návrhář neví, jak přesně pracuje. Hlavně proto, že C'uk nachází jen příležitostná uplatnění a její větší rozbor obvykle návrhářům nestojí ani za ten čas.


Obr. 1: Tato neobvyklá topologie poskytuje velmi dobrou výstupní regulaci. Co je zač?

U napájecích zdrojů pro VoIP telefony jsou jedním z nejdůležitějších prvků návrhu celková cena materiálu, převodní účinnost a rozumná (5%) úroveň regulace. Především proto, že se jedná o velké množství systémů, s velkým cenovým tlakem. Navíc obvykle bývají zálohovány dobíjecí baterií, takže každý uspořený watt se zde náležitě cení. Dalším požadavkem je, každý výstup musí být hlídán na případné přetížení a chráněn proudovým zesilovačem. Tato kombinace požadavků je tou pravou výzvou pro flyback regulátor, bohužel ten však kvůli napěťovým špičkám vyžaduje buď trvalé zatížení, nebo zařazení dalších regulačních obvodů. Naproti tomu převodník C'uk je v tomto případě lepší volbou, o čemž konec konců svědčí i naměřené výsledky, uvedené v tabulce 1.

Tabulka ukazuje výsledky regulace v tom nejhorším možném případě zatížení výstupních napětí. V tomto příkladu je výstupní napětí regulované s pomocí poměrových hodnot proudů přes rezistory R17, R18 a R20. Bez použití předpětí nebo dalších regulačních obvodů, je střední odchylka výstupních napětí lepší než pět procent. Regulaci jednoho zvoleného výstupu bychom mohli ještě dále zlepšit tím, že bychom zabránili ovlivnění váhy zpětnovazebního proudu dalšími výstupy.

Z naměřených hodnot vyplynulo, že uvedená koncepce nabízí ještě o dvě procenta lepší účinnost než klasický regulátor flyback a to i za předpokladu, že by flyback neměl zavedeno žádné předpětí. To je možné díky použití výkonového spínače a diod na nižší pracovní napětí (s nižší kapacitou přechodů), jelikož se zde nemusí počítat s překmity.

VIN IIN –27V
(V)
–27I
(A)
–53V
(V)
–53I
(A)
–100V
(V)
–100I
(A)
Po
(W)
Eff
12.42 0.019 26.63 0 52.6 0 99.0 0 0  
12.06 2.287 26.58 0 52.7 0 99.2 0.246 24.40 88.5%
12.05 2.413 26.21 0 51.8 0.5 101.6 0 25.92 89.1%
12.06 2.374 25.90 1.002 52.6 0 101.8 0 25.95 90.6%
                   
  Max Vo 26.63   52.7   101.6      
  Min Vo 25.90   51.8   99.0      
Tab. 1: Pro všechny kombinace zatížení je přesnost regulace lepší než 5%

Ačkoliv se tedy běžně nepoužívá, umožňuje C'uk dosažení hned několika předností, které jsou v této ukázkové aplikaci vyžadovány: 1) žádná izolace, 2) konverze kladného napětí na záporné, 3) více výstupů, 4) dobrá vzájemná regulace, 5) vysoká účinnost a 6) nízká cena / minimum součástek.

Záznam diskuse, která předcházela tomuto tématu, naleznete v článku "How to Make Residential Phones Regulate their own Power,od Johna Bettena a mě: http://www.edn.com/article/CA84883.html. Článek byl však napsán ještě před tím, než byla objevena ideální funkce této topologie.

V příštím pokračování seriálu Power Tip budeme diskutovat o nežádoucí rezonanční odezvě.

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

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 (1):

Zobrazit starší 30 dnů (1)...

host
1. Dne 18. 11. 2010 v 10:54 zaslal host
Bez titulku
Zajímavé řešení regulace. :-)


Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
CBA-LS-40M
Kablík s konektorem pro GPS modul GPS-320FW od RF Solutions.
od 165 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