. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
Power tipy XXII - Vyhněte se častým problémům s chybovým zesilovačem

Power tipy XXII - Vyhněte se častým problémům s chybovým zesilovačem

Dnes bych Power Tip zaměřil na přehled nejčastějších problémů v oblasti chybového napěťového zesilovače, kterým se lze zároveň snadno vyhnout.

Mezi nejčastější problémy patří nesprávný výpočet zisku, požadavek na velký zisk při vysoké frekvenci a nesprávně navržené rozmístění spojů na desce s plošnými spoji. Obrázek 1 ukazuje typickou konfiguraci napájecího zdroje, využívajícího řídicí integrovaný obvod s integrovaným chybovým zesilovačem. Pozitivní vstup operačního zesilovače je připojen k internímu zdroji referenčního napětí a negativní vstup je vyveden na pin FB. Výstup chybového zesilovače je dostupný prostřednictvím pinu COMP. Úroveň výstupního napětí se nastavuje pomocí napěťového děliče R5 a R7.

První obvyklou chybou je použití R5 pro výpočet zesílení malých AC signálů, i když na ně nemá žádný vliv. Pokud je s chybovým zesilovačem zacházeno jako s ideálním OZ, tvoří jeho vstupy virtuální zem. To znamená, že střídavý proud bude téct přes R5 a nebude mít žádný vliv zesílení malých signálů. O tomto se můžete i snadno přesvědčit. Stačí, když si vezmete ekvivalentní Théveninův obvod z pohledu vstupního chybového zesilovače. (Viz příloha.)


Obr. 1: Chybový zesilovač je součástí řídicího obvodu.

Druhou velmi častou chybou je požadavek po větším zisku chybového zesilovače, než jaký je schopen dodat. Tento stav je zachycen na obr. 2. Je zde uvedena požadovaná frekvenční charakteristika chybového zesilovače, zisk a předpokládaný výkon, s ohledem na fyzikální omezení chybového zesilovače. Zesilovač není schopen poskytnout požadovaný zisk na vyšších frekvencích, právě kvůli omezení jeho šířky pásma. Navíc, přesto že to není přesně prokázáno, je se vzrůstající frekvencí značně oslaben, i co se fázového posuvu týče. Toto je zvlášť problém v režimu napěťového zesílení, využívaném v obvodu měniče (např. obr. 1), kde je samozřejmě žádoucí velký zisk při vysoké frekvenci. Při každém návrhu kompenzace odchylky zesilovače je tak třeba věnovat zvláštní pozornost právě omezené šířce pásma. V opačném případě můžeme čekat kmitající napájecí zdroj.


Obr. 2: Vliv omezené šířky pásma na chybový zesilovač

Největší podíl sériových parazitních kapacit obvykle ovlivňuje zpětnovazební (FB) napětí a kompenzace uzlů chybového zesilovače. To je způsobeno především značně vysokou impedancí vstupu chybového zesilovače, jeho vysokým ziskem a velkým počtem dalších komponent, připojených k obvodu. Obrázek 1 tento problém prezentuje na schématu typického kontroléru a jednom z řady pravděpodobných uzlů. Na uzlu mezi Q1 a D1 se obvykle vyskytují velmi rychlé napěťové změny v rozmezí 0,1 V/ns až 1 V/ns, které i na kapacitě pouhého 1pF mohou vytvářet proudy větší než 1 mA.

Typická impedance na FB a kompenzačním uzlu se pohybuje mezi 1 až 10 kOhmy, takže i tento proud může být zdrojem výrazných odchylek na vstupu zesilovače. Ty se často prezentují jako nevyrovnané řízení elektrody gate, nebo jako nežádoucí oscilace v napájecím zdroji, snažícím se korigovat vliv injekce šumového signálu. Správný návrhář si tuto skutečnost uvědomuje a schéma navrhuje tak, aby kompenzoval vliv komponent, nacházejících se v blízkosti chybového zesilovače; ideálně doporučuje i vedení daných spojů na desce. Samozřejmě je v první řadě třeba zajistit, že kritické prvky budou umístěny co nejblíže pouzdra zesilovače a že spoje, které k nim povedou, budou co možná nejkratší. Rovněž se při návrhu ujistěte, že v těsné blízkosti těchto součástek nejsou vedeny spoje s vysokým poměrem dV/dt. Především tedy obvod výkonového spínače a řízení elektrody gate.

Dalším častým problémem je nevhodně zvolená impedance zpětné vazby. Chybový zesilovač má do obvodu zpětné vazby jen omezenou schopnost řízení napětí. V případě obvodu na obr. 1, musí zesilovač vyvinout změnu napětí v řádech několik voltů, aby vytvořit odchylku proudu pouze 100 uA. Z toho plyne, že impedance zátěže na výstupu nebo, zpětné vazby by neměla být nižší než 10 kOhmů. Použitím příliš vysoké impedance zpětnovazební smyčky, dáváte obvodu navíc snadnou příležitost pro ovlivnění z proudových špiček výkonového obvodu. Řešení na obr. 1 představuje ten nejlepší způsob, jak by měl být vytvořen zpětnovazební obvod kolem chybového zesilovače. U vstupů s vysokou impedancí jsou přednostně umístěny rezistory, před kondenzátory. Tím se snižuje citlivosti uzlů R6/C9 a R4/C3 na nežádoucí ovlivnění tím, že mají skutečně nízkou impedanci. Kondenzátory jsou připojeny ke společné zemi a obvykle se umísťují z druhé strany desky.

Abychom to shrnuli, v obvodu chybového zesilovače existuje celá řada možných zdrojů problémů. Mezi ty nejzákladnější patří nesprávně volený zisk, požadavek po větším zisku, než jaký je schopen při dané frekvenci poskytnou a také nesprávně rozvržení na desce s plošnými spoji. Alespoň malou pozorností k těmto bodům se můžete snadno vytnout mnoha hodinám, strávených později laděním obvodu.

V příštím díle seriálu Power Tip budeme diskutovat o možnosti zlepšení přechodové odezvy napájecího zdroje.

Více informací o tomto a dalších řešeních napájení, naleznete na adrese: www.ti.com/power-ca.

Příloha:

Chybový zesilovač s odporovým děličem napětí.


Obr. 3: Užití Thevinova ekvivalentního obvodu na vstupním chybovém zesilovači

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 (4):

Zobrazit starší 30 dnů (4)...



Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
Vývojový kit MEGA48X
Levnější varianta univerzálního vývojového kitu s obvodem ATmega48 společnosti ATMEL je vhodná jak pro začátečníky, tak i profesionály.
Skladem od 545 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