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妙用虚拟远端采样改善负载调节性能二

发布时间:2020-07-21 18:19:56 阅读: 来源:角钢厂家

改良工业应用

本文引用地址: 还可以用来简化工业应用的系统改良。例如,一对电源线可用于新设备,但是负载端调节不符合设备规范要求。这时VRS可以非常容易地用来控制已有电源或稳压器。这比增加另一对导线来进行远端采样或增加负载端调节容易得多、也便宜得多。

提高高密度照明应用的效率和光输出

随着白炽灯照明的减少,高密度卤素灯日益流行。卤素灯的工作电压直接影响其光输出、效率、寿命和色温,如图8和以下所示:

* 光输出与 V3.4 近似成正比

* 功耗与 V1.6 近似成正比

* 寿命与 V16 近似成反比

* 色温与 V0.42 近似成正比

图8:灯参数随标准化灯电压的变化显示,在灯端更好地调节电压可节省能量并延长灯的寿命。通常情况下,这些设备以12V电压运行,但是在电流相对较大、因此线路压降也可能相对较高,负载端的差异非常容易达到1V或更高。以11V电压工作的12V卤素灯比以准确电压工作时少产生25%的光,同时仅节省13%的功率。就固定光输出而言,如果允许电压下降至11V,那么就需要多使用25%的灯。让卤素灯以准确电压工作可提供更精确的照明控制、色温和更高的效率。

VRS系统可以用来保持准确的灯密度。在灯附近放置一个电容器,并在这个点上控制电压。就中型和大型照明系统而言,与标准变压器相比,能效的优势可以非常容易抵消更复杂的DC电源带来的不便。此外,灯色温也可以得到很好的控制,灯的寿命也非常一致。

基于SEPIC的汽车卤素前灯电源(图 9)改善灯的可靠性,同时还确保最佳照明。该设计在9V至15V的输入电压范围内将前灯电压端保持在12V。它在高达1?的互连线电阻时工作良好。使用VRS允许SEPIC转换器放置在远离负载的地方,例如,放置在客舱中,远离极端的引擎罩环境,从而改善可靠性。

图9:汽车卤素前灯电源。住宅和商用活动式投射灯照明也受益于VRS。恰当调节灯电压的所需要的成本,能够被更低功耗和更高效率带来的优势所抵消。在一串250W的灯上一天可能节省2-3千瓦时,同时维持同样的光输出量。色温(尽管不像其它灯参数那样取决于电压)也可受益。VRS允许单个灯的远端电压调节,或对分布在单个电源轨上的几个灯提供一阶调节。

当线路长度以数英里计时,VRS 也许是唯一的解决方案

VRS可以用在石油和天然气测井应用中,在这类应用中,仪器常常用几千至几万英尺长的电缆连接。

多种应用

LT4180 含有线性电源(除了通路晶体管)所需的所有组件。还提供欠压闭锁、过压闭锁和软校正功能,因此一个全功能线性VRS电源可以用极少的组件组成(图10)。图10中的线性电源以18V输入提供12V@500mA。通路晶体管 Q1通过DRAIN引脚的R3、R7和Q2 驱动。Q2用来保持DRAIN引脚电压低于绝对最大额定值。C5、R8 和 C6 提供补偿。R2、R4、R5和R6设定输出电压和闭锁门限。R1是电流检测电阻。C7-C10是VRS使用的保持电容器,而C11和R9设定方波频率。具4?导线电阻以及100uF和1100uF负载端电容的典型负载阶跃响应如图11和12所示。VRS 瞬态响应可以用变化范围很宽的CLOAD很好地调节。

图10:采用LT4180的全功能VRS线性电源。

图11:图10所示采用100uF去耦电容的线性电源的负载阶跃响应。

图12:图10所示采用1100uF去耦电容的线性电源的负载阶跃响应。图13显示LT4180如何连接到一个Vicor电源模块,通过0.5?导线电阻为3.3V/2.5A或5V、2.5A 负载提供虚拟远端采样。输出电压通过改变R3的值进行调节。标称输入电压是48V。VRS通过模块的微调引脚产生。这个设计用0.5?的导线电阻和1000uF的去耦电容工作。

图13:给电源模块增加VRS控制非常简单。图14显示的是一个完全隔离的反激式转换器,该转换器能从18V至72V的输入提供3.3V @3A。该转换器为校正0.5?至2?的导线电阻而设计。推荐的负载去耦电容是1000uF。隔离通过T1和光隔离器U3实现。尽管这个设计中未显示,但是从LT4180到电源提供一个光隔离的OSC信号以实现同步仍然是可能的。

图14:完全隔离的VRS反激式转换器。图15显示一个能通过1?至3?导线电阻向负载提供12V @2A的降压型稳压器。推荐使用470uF负载去耦电容。输入电压范围为20V至36V。

图15:VRS降压型转换器。结论

尽管传统的两条导线远端采样方案能在负载端提供恰当的电压,但是仍然存在很多缺点。感测导线在系统中增加了额外成本,并占用系统的连接器空间。如果感测导线断接或损坏,还可能发生可靠性问题。相比之下,虚拟远端采样系统在负载端提供极好的调节,而且没有导线连接远端采样的缺点。

与负电阻等其它补偿方法不同,即使线路压降电阻变化,虚拟远端采样也提供对输出的连续控制。虚拟远端采样校正导线压降和连接器压降。虚拟远端检测电路电源线路上的附加噪声很容易通过负载端的电容器消除,而且该电容器总是包含在远端采样系统中。LTC4180可以为IC稳压器以及外购的预配置离线式电源提供远端采样校正。在电源系统中增加一个VRS IC的成本通常比放置导线实现远端采样低得多。

LT4180为电源设计师提供了一个宝贵的新工具,可运用虚拟远端采样通过电阻性互连线实现准确的负载电压调节。虚拟远端采样为简化或改善设计提供了史无前例的替代方案。LT4180 VRS几乎可与任何电源或稳压器一起使用:开关或线性、隔离或非隔离式、同步或非同步式。它具有一个VRS调节电路、欠压和过压闭锁等各种功能以及光隔离器驱动器。

上接:妙用虚拟远端采样改善负载调节性能(一)

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