当前位置:主页 > 新闻中心 > 行业资讯 >
赌博网站如何针对压降补偿扩展电源

  德州仪器模拟高级现场应用工程师 Carsten Thiele 介绍如何针对

  如果现有电源设计可轻松扩展,能够补偿已知线缆及开关在负载条件下的压降,那该多好啊!本文将介绍适用于几乎所有电源设计(其中反馈分压器可用)的解决方案。为了帮助设计,以应用手册的形式设定和介绍了各种计算。本文内容建立在汽车中央控制台 USB 充电端口的具体实例基础之上,其主要通过位于仪表盘某处的电子设备供电。要为移动数字设备充电,USB 电流容量必须达到 2A 或以上。不过,严格的 USB 端口电源电压限制通常会与使用低成本细线缆直接产生矛盾,其必须克服巨大压降的问题。

  根据图 1 给出的真正等效电路图,我们可以看到系统压降情况。电压 Vload 取决于电流 Iload、电路电阻 Rwire和连接器电阻 Rcon。从根本上讲,附加开关等与电源线串联的一切组件都必须考虑。Vload 会相应降低。图 2 就是这种特征。

  如果Rdrop已知,而且在系统中是固定的,那么用以下方法就可修改电源,补偿压降,使 Vload 保持恒定。

  使用汽车中央控制台 USB 端口(图 3)的实例,可演示补偿需求。信息娱乐主机设备包含各种电子元件,位于汽车仪表盘中。USB 端口是无源实施方案,位于通过 3m 线缆连接的中央控制台。要降低成本与重量,线缆的电线直径或横截面需要最小化。

  图 4 是汽车中央控制台 USB 充电端口的等效电路。电源保持恒定 Vout 电压,因为反馈电阻分压器可参考于此。为了确保适当电荷顺利通过,需要 USB 充电端口控制器和电源开关。TPS2546-Q1 (在 D+/D 线路上提供电气签名,支持各种充电方案。开关与电源线串联,重点针对开关、连接器以及电线为不必要压降添加的阻抗。

  根据 USB 的定义,VBus 电压限制是 4.75V 和 5.25V。要处理最大电流下的压降问题,DC/DC 转换器的输出应设为最大电压。假设误差精度为 2%,那么最大容许额定电压为 5.19V 就不会超过 5.25V 的最大值。根据容差可得出,最小电压为 5.14V。我们必须考虑到以下问题:最小 Vout 电压 5.14V 减去最小 VBus 电压 4.75V,意味着 390mV 就是我们留下的容限,这也是可接受的总体压降。快速充电需要 2.1A 的电流。查看 USB 充电端口控制器与电源开关 TPS2546-Q1 的产品说明书并考虑整个温度范围内的最差情况,我们发现 120m 电源开关的 RDSon 会带来 252mV 的进一步压降。从最初的 390mV 视窗减去之后,我们得到线缆和连接器的压降容限为 138mV。将 2.1A 电流带入欧姆定律,我们发现线m。根据这一点以及针对电线可计算出的铜质电阻系数,我们可得出 2 平方毫米横截面不仅很大、成本高,而且重量也大。此外,这种电线A。

  如图 5 所示,用电流分流监测器 INA213 测量电流可实施压降补偿。电压输出 Vcs 通过 Rm 反馈至转换器的反馈电阻器网络。转换器块 P1 说明了控制环路非常基本的原理。反馈 FB 好比参考电压,而 Vout 通过致动器方案调节,这里 FB 就是 VREF。因此,反馈电压 FB 可视为恒定,而且等于转换器的 VREF,其可用作所有计算的基础。通过分流电阻器 Rs 的负载电流 Iload 的反向测量是应用的关键。如果在负载电流 Iload 上升时要让 Vout 上升,那么电流分流监测器的输出电压 Vcs 就需要降低。在空载条件下 Vcs 是 VREF。如果负载提升,Vcs会下降,而 Vout 则会相应上升。这正是我们想要的结果。

  对于本应用来说,可使用 INA21x 系列中的 INA213A-Q1 (。这些都是实施压降补偿非常适合的器件。它支持高侧电流测量,提供可扩展供电电压范围的共模范围。因此 V+ 可直接连接至 Vout。此外,双向特性对实现输出所需的负极特性也很重要。增加零漂移技术后,这些器件可提供出色的准确度,失调电压可低至 35V(最大值,INA210)。这可在满流程下实现 10mV 的分流压降,从而可实现极低电阻的电流分流。对于不同负载电流而言,可提供各种固定的增益类型。静电电流不仅可低至 100A(最大值),而且还采用小型 SC70 或 THIN QFN 封装。对于汽车中央控制 USB 端口充电器实例来说,必须符合汽车级质量要求,该系列就支持这一点。

  适当补偿压降的前提条件是了解压降电阻 Rdrop。根据图 1 所示,Rdrop 包括输出电压与电压必须保持恒定的连接点之间的所有电阻。也就是电线、连接器和开关等。因此,第一步就是计算需要补偿的压降,这主要使用 Rdrop 及最大负载电流按照欧姆定律计算。

  负载电流 Iload 可使用分流电阻器 Rshunt 确定,并可使用差分放大器放大。如图 5 INA213 压降补偿所示,电流按负方向传感。因此电流传感放大器 Vcs 的电压输出可按方程式 4 计算:

  要充分发挥 OP1 全面线性摆幅的优势,VREFcs 应设为低于电流分流监测器的上摆幅限制。根据 INA213(V+)-0.2V 的产品说明书,应相应选择 R3 和 R4。

  现在选择适当的电流分流监测器可得到 GAIN,结合这一点,就可根据方程式 6 和 OP2 计算出分流电阻器,得出最小输出的最大负载电流。对于 Vcs2 而言,需要考虑较低摆幅电流分流监测器的限制。请参见 INA213 (VGND)+0.05V 的产品说明书。

  方程式 12 目前为进一步制定线性系统方程式奠定了坚实的基础,可通过两个工作点(提供 OP1 和 OP2 的系统电流极值)进行定义。方程式 13 代表采用矩阵符号表示的线性系统方程式。

  Vcs1 和 Vcs2 可通过方程式 4 确定。请选择 R2 的值。最佳实践是选择已经存在于电源设计中的值,因为这有助于确保网络稳定性。转换器的反馈电压 Vfb 可在稳压器产品说明书中找到。这样我们可手动或用数学工具解算线性系统方程式,结果就是 G1 和 GM 电导值。反过来,其结果就是 R1 和 RM。

  如果系统中的压降电阻是恒定的,则可补偿电源线压降。电源可通过双向高侧电流分流监测器进行修改,从而可在 Iload 增加时提升 Vout。只需对现有专用电源进行少量修改即可。我们还可使用基于 SPICE 的免费模拟仿真程序 Tina-TI (进行仿真。此外,还提供有设计套件和评估板。