技术文章—防止由电源线引起的电压波动

2019-09-09来源: EEWORLD作者: Frederik Dostal关键字:电源线  电压波动

当采用降压型稳压器或线性稳压器电源时,一般是将电压调节为设定值来为负载供电。在一些应用中 (例如,实验室电源或需采用较长电缆连接各种元件的电子系统),由于互连线上存在各种电压降,因此无法确保在所需位置点始终提供准确的稳压电压。控制精度取决于许多参数。一个是负载需要连续恒定电流时的直流电压精度。另一个是生成电压的交流精度,这取决于生成的电压如何随负载瞬变而变化。影响直流电压精度的因素包括所需的基准电压 (可能是一个电阻分压器)、误差放大器的行为以及电源的一些其他影响因素。影响交流电压精度的关键因素包括所选的功率等级、后备电容以及控制环路的架构与设计。

 

然而,除了所有这些会影响生成的电源电压精度的因素以外,还必须考虑其他影响。如果电源与所需供电的负载空间分离,则在稳压电压和需要电能的位置之间将存在电压降。该电压降取决于稳压器和负载之间的电阻。它可能是带插头触点的电缆或电路板上的较长走线。

 

 

图 1.稳压器与相关负载之间的物理距离。

 

图 1 显示电源和负载之间存在电阻。可以通过略微提高电源生成的电压,来补偿该电阻上的电压损耗。不幸的是,线路电阻上产生的电压降取决于负载电流,即流过线路的电流。相较于低电流,高电流会导致更高的电压降。因此,负载由精度相当低的调节电压供电,而调节电压取决于线路电阻和相应的电流。

 

对于这个问题早就有了解决方案。可与实际连线并联,额外增加一对连接。采用开尔文检测线测量电子负载侧的电压。在图 1 中,这些额外的线路显示为红色。然后将这些测量值整合到电源侧的电源电压控制中。这种方式很有效,但缺点是需要额外的检测引线。由于无需承载高电流,这类引线的直径通常非常小。然而,在连接电缆中设置测量线以获得更高的电流会带来额外的工作量和更高的成本。

 

无需额外的一对检测引线,也可以对电源和负载之间连接线上的电压降进行补偿。对于一些电缆布线复杂、成本高昂并且所产生的 EMC 干扰很容易耦合到电压测试引线的应用而言,这一点特别有意义。第二种方案是使用LT6110 这类专用线路压降补偿 IC。将此 IC 插入电压发生侧,并测量进入连接线之前的电流。然后根据测得的电流来调节电源的输出电压,从而能够非常精确地调节负载侧电压,而不用考虑负载电流。

 

 

图 2.利用 LT6110 调节电源输出电压,以补偿连接线上的电压降。

 

采用 LT6110 这类元件,就可以根据相应的负载电流来调节电源电压;不过,进行这种调节需要了解线路电阻相关信息。大多数应用都会提供此信息。如果在器件的使用寿命期间,将连接线更换成更长或更短的连接线,则还必须对采用 LT6110 实现的电压补偿进行相应调整。

 

如果在器件工作期间线路电阻可能会发生变化,可使用LT4180 这类元件,在负载侧具有输入电容时,通过交流信号对连接线电阻进行虚拟预测,从而为负载端提供高精度电压。

 

 

图 3.使用 LT4180 对线路进行虚拟远程测量。

 

图 3 显示了一个采用 LT4180 的应用,其中传输线路的电阻未知。线路输入电压根据相应的线路电阻进行调节。使用 LT4180,无需开尔文检测线路,只需逐步改变线路电流并测量相应的电压变化即可实现电压调节。利用测量结果确定未知线路中的电压损耗。根据电压损耗信息实现 DC/DC 转换器输出电压的最佳调节。

 

只要负载侧的节点具有低交流阻抗,这种测量方式就很有效。在许多应用中都有效,因为长连接线之后的负载需要一定量的能量存储。由于阻抗低,可以对 DC/DC 转换器的输出电流进行调节,并通过测量连接线前侧的电压来确定线路电阻。

 

能否获得稳定的电源电压不仅与电压转换器本身有关,而且与负载的电源线也有关。

 

结论

 

通过额外配置开尔文检测线可以提高所需的直流精度。除此之外,也可以使用集成电路来补偿线路上的电压降,无需开尔文检测线。如果开尔文检测线的成本太高,或者必须使用现有线路,且没有额外的检测线,这种方案会很有用。利用这些设计技巧,可以很容易实现更高的电压精度。

 

作者简介

 

Frederik Dostal 曾就读于德国埃尔兰根大学微电子专业。他的工作生涯始于 2001 年,从事电源管理业务,在不同的应用职位上一直表现活跃,包括在亚利桑那州凤凰城工作了四年,致力于开关模式电源的研发。他于 2009 年加入 Analog Devices 公司,现担任 Analog Devices 公司电源管理部现场应用工程师,工作地点位于德国慕尼黑。

 


关键字:电源线  电压波动

编辑:muyan 引用地址:http://news.eeworld.com.cn/dygl/ic473906.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

上一篇:高效、可靠和紧凑的eFuse优化服务器和数据中心电源设计
下一篇:攻克小型电池供电器件中低静态电流的设计挑战

关注eeworld公众号 快捷获取更多信息
关注eeworld公众号
快捷获取更多信息
关注eeworld服务号 享受更多官方福利
关注eeworld服务号
享受更多官方福利

推荐阅读

如果你面前出现了一台无线电视呢,你会做何感想?

了挂壁式电视能够保持美观和整洁度,三星尝试把外部的电源线,HDMI线进行了集成,做到了“ALL IN ONE”的设计,只剩下一条线缆进行连接,而且它还可以隐藏在电视背面。即使三星Q9F已超越了众多电视产品,但是这并不能阻止三星继续探索新的技术,以此来达到挂壁式电视的美观和整洁度。  据外媒最新报道,三星电视早前已向世界知识产权组织(WIPO)申请一项描述无线电视的专利,并展示出一项使用无线方式传输电力的专利设计。这项专利是2月28日公开的。该专利的申请号是:WO2019039684A1,发明名称:Wireless power transceiver and display apparatus with the
发表于 2019-03-13
如果你面前出现了一台无线电视呢,你会做何感想?

去掉电源线!三星无线智能电视新专利遭曝光

度,三星尝试把外部的电源线,HDMI线进行了集成,做到了“ALL IN ONE”的设计,只剩下一条线缆进行连接,而且它还可以隐藏在电视背面。即使三星Q9F已超越了众多电视产品,但是这并不能阻止三星继续探索新的技术,以此来达到挂壁式电视的美观和整洁度。  据外媒最新报道,三星电视早前已向世界知识产权组织(WIPO)申请一项描述无线电视的专利,并展示出一项使用无线方式传输电力的专利设计。这项专利是2月28日公开的。该专利的申请号是:WO2019039684A1,发明名称:Wireless power transceiver and display apparatus with the same(无线电力收发器和具有该收发器的显示装置
发表于 2019-03-12
去掉电源线!三星无线智能电视新专利遭曝光

单相6A至30A EMC 滤波器提供简单的安装方案

和 EN60939-3 认证,符合 RoHS2 标准。产品的保修期为 5 年。关于TDK公司TDK株式会社是一家领先的电子公司,总部位于日本东京。公司成立于1935年,主营铁氧体,是一种用于电子和磁性产品的关键材料。TDK的主力产品包括陶瓷电容器、铝电解电容器、薄膜电容器、铁氧体及电感器、高频元件、压电和保护器件、以及传感器和传感器系统等各类被动元器件、电源装置。产品品牌包括TDK、爱普科斯(EPCOS)、InvenSense、Micronas、Tronics以及TDK-Lambda。此外,TDK还提供和磁铁等磁性应用产品以及能源装置、闪存应用设备等。TDK重点开展如信息和通信技术、汽车和工业以及消费电子市场领域。公司在亚洲、欧洲、北美洲和南
发表于 2018-03-11

格力空调电源线短路酿成火灾,被索赔一个亿

格力空调电源线短路导致北京天下城市场大火,市场方起诉珠海格力电器股份有限公司索赔一个亿。法庭上格力公司称没证据证明空调是“格力造”,但被消防部门出具的证明函打脸——涉案空调外机上有“珠海格力电器股份有限公司”标识,照片为证。 经过审理,法院认定涉案的格力空调为缺陷产品。日前,北京市高级人民法院终审判决格力公司赔偿损失366万余元。   天下城市场火灾 二楼货物基本烧光2011年5月8日18时54分,北京市消防部门接到火灾报警,海淀区田村路半壁店77号天下城商品交易市场发生火灾。消防部门迅速调集11个消防中队、47部消防车、300余名官兵赶赴现场,三个多小时后火势才得到控制,次日凌晨1点才彻底扑灭。 经勘查,天下城市场过火面积
发表于 2017-11-12

伍尔特电子推出 WE-CMB HV 系列电源线路扼流圈

伍尔特电子提供的 WE-CMB HV 系列电流补偿电源线路扼流圈的显著特点是额定电压比现有 WE-CMB 系列高出三倍。伍尔特电子是欧洲领先的电子和机电元件供应商,如今推出了这款新型共模扼流圈,适合交流电压高达 760 V 的网络应用。除了电力电子应用领域之外,WE-CMB HV 系列还专门用于输入和输出滤波器以及电动机中的干扰抑制。下面就随电源管理小编一起来了解一下相关内容吧。由于电气间隙和爬电距离翻倍,WE-CMB HV 产品具有比常规系列的电源线路扼流圈高出三倍的额定电压。由于采用了新型塑料外壳和改进的隔离条,该产品可实现 3,000 VAC的绝缘耐压,所使用的绝缘材料都是满足 UL94-V0 要求的。新系列可与现有
发表于 2017-08-01
伍尔特电子推出 WE-CMB HV 系列电源线路扼流圈

小广播

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2019 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved