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直流输出电源系统中,微调电源电压输出的知识理论

发表时间:2022-03-30 18:14【 阅读量:-查看手机网址
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  在直流输出电源的数据表中,可能有关于调整输出电压能力的规范。这常常会提出为什么需要调整输出电压、外部电路如何调整电压、为什么电压调整范围受限等问题?本博客将讨论一些电源设计基础知识,并将它们与输出电压调整操作和规范联系起来。

  

  一、什么是微调以及如何使用?

  

  微调电源的输出电压仅仅意味着对电压进行少量调整。按照惯例,微调一词用于电源具有指定标称输出电压并且用户能够将输出电压改变大约 10% 或更少的应用。大多数情况下,用户可以通过添加外部组件、调整 PCB 安装的电位器或应用模拟或数字信号来调整电源的输出电压。

  

  具有调整输出电压能力的电源通常用于两个原因:

  

  ·性能 -输出电压的微小变化可以提高产品性能的应用

  ·非标准电压 -需要非标准输出电压,改变标准电源的输出电压是产生所需输出电压的最有效方法

  

  通过修整提高性能的一个例子是当应用中的电源导体出现电压降时。在这种情况下,可以将电源端子处的输出电压调整得更高,以补偿沿导体的电压降。在此应用中应用输出电压微调将允许负载电压处于所需水平,即使在电力输送导体中存在电压降也是如此。

  

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  一些电源的输出电压指定为一个范围而不是标称值,并且输出电压可以在高达 1:100 的比率上进行调节。这些类型的电源通常被标记为可变、可调或实验室电源。控制这些电源输出电压的方法通常是模拟或数字信号或面板安装的旋钮或键盘。当用户希望拥有可用于许多不同应用的单个电源时,通常会使用此类电源,并且它们不是本文的重点。

  

  二、微调方法

  

  在稳压电源中,通过使用反馈回路使输出电压的缩放值与参考电压匹配。可以通过改变反馈电压的比例因子、向反馈节点注入微调信号或改变参考电压来改变电源输出电压。调整电源输出电压的最常用方法是将电流(具有高输出阻抗的电压源)注入反馈节点或改变反馈网络中的阻抗元件的值。以下是在电源中实现输出电压微调的方法。

  

  1.外加电阻

  

  电源设计团队为内部反馈节点提供了一个引脚。用户可以通过在电源的输出电压和地之间放置一个高阻抗电阻网络来构建具有高输出阻抗的电压源。然后将该外部电阻网络的一个节点连接到内部反馈节点引脚,从而注入适当的电流来调整电源输出电压。

  

  2.电位器

  

  电源设计团队在反馈网络中放置了一个安装在 PCB 上的电位器。用户可以使用“电位器”来调整电源输出电压。

  

  3.外加电压

  

  电源设计团队提供了一个连接到驱动内部反馈节点的内部信号调理电路的引脚。用户向外部引脚施加微调电压,信号调理电路将所需电流注入反馈节点以微调输出电压。

  

  4.数字接口

  

  电源设计团队为用户提供了一个用于微调输出电压的数字接口。内部 DAC 和信号调理将数字微调代码转换为适当的模拟电压或电流,以微调输出电压。

  

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  三、微调限制

  

  输出电压调整范围受限的原因有很多。调整范围限制的一些常见原因包括输出功率限制、反馈环路稳定性和占空比限制。微调输出电压也可能影响电源输出的电流限制,具体取决于电源设计的拓扑结构。输出电压和输出电流的变化会影响输入大容量电容器、初级侧开关、隔离磁体、次级整流半导体和输出滤波器组件所需的额定值。如果输出调整范围更大,则电源设计中这些组件的成本、尺寸和复杂性可能会增加。

  

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  如前所述,电源设计有内部反馈回路。电源输出电压的变化会影响电源的环路稳定性。不稳定的电源环路可能会发生振荡或锁存,而过于稳定的环路可能会导致响应时间变慢,从而在存在负载瞬变的情况下提供较差的输出电压调节。几乎所有现代电源设计都使用开关拓扑来降低成本和尺寸,并提高性能。在许多开关电源架构中,改变输出电压会影响开关波形的占空比。如果输出电压修整过大,则可能会遇到开关波形占空比的最小和最大限制。

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