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分享4个单个电源控制多个环路的案例
2021-10-13 21:00
本文摘要:在电源调节过程中,尽管同时掌控多个环路不会不存在一些问题,但如果我们能理解系统的约束条件,就可以想要出有一种不切实际的策略。 在我的职业生涯中,我设计的大多数电源都具备一个相同的可调节电压,需要单路输出与单路输入。然而在很多情况下,有适当调节的并某种程度是输入电压。 例如,当用于发光二极管(LED)驱动器时,我们一般来说需要掌控LED的电流。在电池充电器中,我们一般来说必须对充电电流展开容许,直到电池超过一个预设的电压阈值;然后再行调节电压。

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在电源调节过程中,尽管同时掌控多个环路不会不存在一些问题,但如果我们能理解系统的约束条件,就可以想要出有一种不切实际的策略。  在我的职业生涯中,我设计的大多数电源都具备一个相同的可调节电压,需要单路输出与单路输入。然而在很多情况下,有适当调节的并某种程度是输入电压。

  例如,当用于发光二极管(LED)驱动器时,我们一般来说需要掌控LED的电流。在电池充电器中,我们一般来说必须对充电电流展开容许,直到电池超过一个预设的电压阈值;然后再行调节电压。

USB端口不能承托与通过一定的电流量,明确电流量因有所不同应用于而异。在这些情况下,容许输出电流是十分有适当的。能构建这些功能的例子有很多,下面让我们参照以下几个例子。

  第一个例子是一款电池充电器其输入电流在较慢电池期间被调节到一定的电平。之后则主要由一个电压环路来调节电池电压。图1展出了隔绝反激式电池充电器的方框图。

  图1:合适为电池电池的隔绝反激式充电器  在运营期间,只有一个掌控环路正处于工作状态,因为这两个环路是由D1通过逻辑运算符或连结而出的二极管。该办法有几大优势:第一,两个环路都可获取十分准确的调节功能;第二,每个环路的都能取得分开的补偿皆,从而保证两个环路的稳定性。在电压调节阶段,功率级中有一个额外的电极(在电流调节阶段不不存在该电极)。然而,在较慢的状态变化期间,这种方法的不足之处也随之显出。

  当电源在电流调节模式下工作时,电压放大器输入电平可被电轨拉高。如果去除电池,那么电流不会忽然增大,电压环路就必须接管掌控任务。由于放大器和补偿必须时间做出号召,电源输入不会经常出现过冲的情况。

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如果补偿被调整得可减少中频带环路增益,就能增大过冲。另一种选项就是指放大器的输入末端加到一个额外的二极管用于参照(图1,D2)。

这有助将放大器的输入电压钳位到一个较低值,从而避免饱和状态并减缓响应速度。必须加到的分开参照以及软性电路是使用多个外部放大器的方法又一缺点,因为这不会减少系统的复杂性和成本。

  第二个例子来自一种降压型转换器该转换器专门从USB端口提供功率而设计。USB端口可为有所不同类型的模块获取500mA、1A、1.5A甚至高达3A的电流。如果一种配件企图吸取过大的电流,那么它不会使总线失灵并造成端口短路或变频器主机设备。一种完整的方法是:在增大阻抗电流之前监测输出电压并等候它降至高于某一阈值。

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这种方法虽然不切实际,但并不理想。如果该端口包括一个USB电源,那么这种方法有可能造成该端口倒数废黜。如果电流不受限制,那么它不会造成要提供的功率多达主机可反对的范围。解决问题这一问题的另一种方法与我们的电池充电器示例十分相近。

但是,这一次我们将调节输出电流和输入电压。图2展出了输出电流受限制的降压型转换器的方框图。  图2:可调节输出电流的USB降压型转换器  该电路具备与第一个实例完全相同的优势和劣势。

有一点特别注意的是,因为这是一款降压型变换器,所以在享有多个环路时补偿问题最为棘手。此外,在这种情况下,由于电流不是以短路(GND)作为参照的,故我们必须另加到一个电流检测放大器。图3展出了该电路能准确地调节输入电压和输出电流的优势。

输入电压经过设置,可从一个USB输出末端(此处电压为9V)展开调节。此外还展出了有所不同输出电流调节设置(500mA、1.5A、1.8A和3A)的四条曲线。  图3:输出电流和输入电压都经过了严苛的调节  最后一个例子是能在启动过程中容许输出电流、然后再行调节输入电压的电路。

当有适当为电容器的大型输入组电池时,这种类型的电路不会十分简单。前面的两个电路用于多个外部放大器来调节电流和电压环路,并且大多数控制器都还包括一个集成式电压环路放大器(该放大器依然可被利用)。图4展出了如何用内置的误差放大器和补偿器的输入来增加适当外部零件数量。基本运营原理是:电流环路正处于工作状态时,可纳低电压放大器的输入电平。

当电流环路正处于非工作状态时,它的输入电平变高,并且会影响长时间运营。必须认为的是,该方案依然不存在必须外部参照的这一缺点。


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