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若何培植可编程输入反相降压-升压稳压器

宣布时间:2018年11月16日 14:11    宣布者:eechina
要害词: 降压-升压 , LMZM33606
作者:德州仪器Akshay Mehta, Frank De Stasi

在许多应用中,特殊是测试和丈量领域,您都须要借助外部装配或数字模拟转换器设置反相降压/升压稳压器的输入电压。在老例的降压拓扑中,这类操作很质朴:只须要借助一个带有勾通电阻器的电压电源、一个电流源或许一个DAC将电流导入反映节点,如图1所示。

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1.接纳降压拓扑的可编程电压

然则,假定您须要改变降压-升压拓扑中的电阻器的电压,就有一点费事了。

您可以经由历程反相接地和VOUT电位并使集成电路的参考位于-VOUT电位而装备降压-升压拓扑中的降压稳压器。也就是说稳压器集成电路的接地脚位于-VOUT。由于稳压器的FB引脚位于-VOUT电位而非接地电位上,将电流导入FB引脚便有一点棘手。为将电流导入反相降压-升压拓扑中的FB引脚,您须要电平移动电压源/DAC的旌旗暗记。在本文中,我将向年夜家简介一些不合的措施。

以德州仪器的LMZM33606为例。LMZM33606是一个特殊输入电压为36V的降压电源模块,最年夜负载为6A。 图2说清晰了了若何将LMZM33606设置为反相降压-升压稳压器。

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2.应用LMZM33606反相降压-升压。

措施1:应用一个PNP的电平位移器

在这些降压-升压应用中应用LMZM33606时,可以完成-15V至-5V的可编程输入电压规模。经由历程电流源措施,您能够以相对量级调低稳压器的输入。这样,在设置反映分频器电阻器时,便可以将设计的默许输入设为-15V。添加外部电流源时,您可以将稳压器输入设置为-5V。默许输入为-15V时,盘算的高反映值和低反映值划分为:

•        RFBT = 100kΩ.
•        RFBB = 7.42kΩ.

电平位移接地参考旌旗暗记以将电流导入FB引脚的最质朴的措施是,应用单PNP型双极性晶体管(BJT)。图三说清晰了了若何将一个单PNP作为电平位移器应用。

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3.应用单PNP的部署。

PNP Q1的基极接地,反射极经由历程电阻器毗连DAC/电压源。电压源高于PNP基地发射下拉(VBE)时,会发生等式1所述的电流:

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Rext设定为50kΩ。FB节点可以应用基尔霍夫电流定律,您可以应用等式2盘算电流IX:

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在等式2中代入等式1,得出等式3,由此可以盘算出调剂输入电压VOUT所需的编程电压VX:

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将等式3酿成等式4,可以得出凭证VX值阻拦酿成的VOUT:

image012.png

等式4说清晰了了VOUT对晶体管VBE的隶属关系。晶体管VBE自己取决于集电极电流,随温度变换时,会影响编程VOUT的准确度。

下一个措施说清晰了了若何从等式中移除VBE。图4所示是一个有两个PNP晶体管的电路,所接纳的毗连要领可以抵消VBE的影响。
措施2:应用两个PNP的电平位移器

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4.应用两个PNP抵消VBE的部署。

本措施须要应用两个PNP,最好是应用两个组合包装的PNP BJT,以确保两个晶体管之间婚配优胜。本措施还可以增添输入电压编程中的弱点。

Q1晶体管的基极毗连至程控电压源。发射极经由一个勾通电阻器RS毗连至此外一个正电轨,而且集电极接地。这样便可以在晶体管的发射极组成一个VX + VBE电压。Q2晶体管的发射极经由历程电阻器RX毗连至Q1的发射极。RX设置导入FB节点的电流。基极接地后,Q2发射极节点发生一个+VBE。等式5盘算了流至发射极的电流(理想情形):

image015.png

之前曾诠释过,晶体管的VBE取决于集电极电流,如等式6所述:

image016.png

其中IC为集电极电流,IS为饱和电流,VT为热电压。

假定两个晶体管的集电极电流差异较年夜,则VBE不会完全相互抵消。等式7叙述了晶体管两个VBE之间的差异:

image017.png

简化为等式8:

image018.png

其中X为两个集电极电流的比率。

如您所见,假定两个集电极电流类似,则VBE将完全抵消。在图4所示的装备中,设定RS的值时,须要确保集电极电流之间的差异不是太年夜。在本例中,我选择的RS为10kΩ,RX为50kΩ。VBE的增量也会随着VT而变换,它会随着温度变换而发生。

措施3:刷新版威尔逊电流镜

应用电流镜婚配集电极电流是一个异常有用的措施。对此,相比老例的电流镜,威尔逊电流镜是一个更好的选择。图5是威尔逊电流镜中应用的原理图。

image020.png
5.应用威尔逊电流镜部署

本措施中,有另外一个BJT,基极毗连至Q1的集电极。Q3的发射极毗连至电流镜的VBE结点。程控电流经Q3晶体管的集电极流至FB引脚。

现在可暂时忽视电阻器RB,等式9凭证以下要领盘算导入本设置中的参考电流:

image021.png

等式10得出了导入电流与参考电流的比率。

image022.png

在晶体管的增量() 为较年夜的值时,可以看到威尔逊电流镜的精度远高于尺度电流镜。

威尔逊电流镜不会完全扫除对VBE的依附性。但可以经由历程一个质朴的措施避开。将电阻器RB从源VX毗连至电流镜基极,如图5所示,组成一个添加至参考电流IX的电流。将等式9改写为等式11:

image023.png

等式12选择RB:

image024.png

等式13:

image025.png

等式13中的VBE组件完全抵消,得出等式14:

image026.png

等式14诠释,导入FB节点的电流仅基于程控电压,不受VBE影响。

岂论应用哪一种措施,都可以借助多数几个组件为反相电轨培植一个程控输入电压。电路的严重年夜性依详细的系统请求而异。关于请求极高保真度的应用,威尔逊电流镜是最好的处置赏罚赏罚妄图,由于它可以得出与程控电压最靠近的照顾。

参考文献

LMZM33606数据表

明确有关TI Power的更多信息:

1.        参阅《电源设计基础》

全书内容富厚、完全,网罗了从电路元器件,电源基本电路拓扑,种种控制战略,磁元件设计,赞助电源电路,电磁噪声处置赏罚赏罚,电源误差治理,完成高效力设计,数字功率控制和电源结构这些触及电源简直所有各个方面的完全内容。

作者简介:罗伯特A曼马诺( Robert A. Mammano) 是电力电子领域的先驱,在模拟电源控制领域,具有逾越50年的履历。他还被称为"PWM控制器行业之父",于1974年设计了第一个完选集成的PWM控制器IC SG1524。曼马诺于1957年在科罗拉多年夜学取得物理学学位,今厥后源了他的职业生涯。

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