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高性能和高可靠性系统通常需要线尾测试以确保电源电压在其调节带的功能

来源:analog 发布时间:2024-01-08

摘要: 高性能和高可靠性系统通常需要线尾测试,或包括自动自测,以确保电源电压在其调节带的上限和下限下的额定性能。这种测试通常被称为“电源边际”或“电压边际”。

线性技术已经推出了两种设备,简化了供应边际,特别适合多种电源应用。LTC2920-1是封装在5引脚SOT-23中的单电源边缘控制器。LTC2920-2是双电源边缘控制器,封装在8引脚MSOP中。这两个部分都提供了一个简单而准确的方法来实现板载电源与最小的设计时间和板空间。

什么是电压裕度?

高性能和高可靠性系统通常需要线路末端测试,或包括自动自测,以确保电源电压在其调节带的上限和下限下的额定性能。这种测试通常被称为“供电边际”或“电压边际”。测试通常通过强制系统中的电源模块或DC/DC转换器到其标称电压的±5%来完成。一旦电源电压稳定在边际电压,就可以评估系统的性能。图1显示了电压边缘波形的典型上升和下降时间。


图1所示。典型的电压边界波形

典型的应用

图2显示了5引脚SOT23LTC2920-1如何通过在反馈引脚处输入或输入电流来控制ltc1435开关稳压器。这种边缘解决方案比使用电阻,开关和电平移位器的传统方法需要更少的组件,更少的电路板空间和更少的设计时间。图3显示了控制DC/DC转换器模块的theLTC2920-1。在这种情况下,电流被迫进入或退出模块上的修剪引脚,导致它相应地提高或降低其输出电压。


图2。开关电源的边界电压。

易于使用,易于连接

LTC2920-1仅使用三个引脚来设置和控制电源的边缘:I(M)电流引脚,电流选择引脚R(S)和控制引脚IN。边缘电源的反馈节点或修剪引脚连接到I(M)引脚上。边际电流是用一个电阻R(SET)来选择的,R(SET)连接到theRS的引脚上。R(SET)电阻器可以在400:1范围内从5µa到2mA编程余量电流。控制输入是一个三状态信号:LOW到边际下降,HIGH到边际上升,和FLOATto允许电源调节其标称电压。唯一的其他引脚是电源和接地。ltc2920 -2有一个额外的独立边缘通道,增加了第二组I(M), R(S)和I(N)引脚。


图3。直流到直流转换器电压余量

LTC2920-1使用的应用板空间小于14mm(2),而LTC2920-2使用的应用板空间小于27mm(2)(图4)。这些数字包括电流设定电阻和LTC2920的电源旁路电容。


图4。双电源电压余量控制器占用小于27mm(2)

它是如何工作的

反馈电路

LTC2920通过利用大多数电源常见的架构提供对称的电源裕度。大多数稳压电源依靠反馈和增益来维持电源输出电压。即使是复杂的多相开关电源通常也可以建模为具有电压基准和两个反馈电阻器的简单放大器(图5)。tc2920通过从反馈节点获取或吸收电流,在反馈电阻器R(F)上产生增量电压。下面是它的工作原理:


图5。简化电源模型

已知电阻R(F)和R(G)的值,以及V(REF)、V(PSOUT)的电压,可以根据基本运放反馈方程计算出V(PSOUT):


由于运放保持其反相端与非反相端相等,因此在R(F)和R(G)之间的反相端电压为V(REF)。没有显著电流流入或流出运放输入,因此:


知道该电流在反馈电阻网络中流动,V(PSOUT)可以通过以下方法交替计算:


该方程的形式有助于理解theLTC2920如何改变电源输出电压。图6显示了添加了ltc2920的简化模型。和前面一样,运放将电压保持在逆变输入atV(REF)处。如果我们在这个节点上添加或减去电流,则增量电流总是添加到IFB上或从IFB上减去,而不是I(RG)。因此,通过R(F)的电压为:


图6。带电压裕度的简化电源模型


当将反馈引脚V(REF)的标称电压相加时,电源输出变为:


这是标称电源输出电压,加上或减去边际电流I(MARGIN),由LTC2920倍反馈电阻R(F)提供:


请注意,增量电压V(MARGIN)仅取决于I(MARGIN)和R(F),而不是R(G)或V(REF)。

简单设计:计算一个电阻器的值

在LTC2920中设计电压边界应用时需要计算一个电阻值:电流整定电阻R(SET)。为了计算这个值,设计者只需要知道两件事:边缘电源的电压量,V(margin),和边缘电源的反馈电阻,RF的值。

然后可以通过计算LTC2920输出或接收的所需I(MARGIN)电流来确定电流设置电阻的值:


则电流整定电阻的值为:


最简单的形式是:


无法访问反馈引脚?没有问题

DC到DC电源模块通常不直接提供对反馈引脚的访问,但DC到DCpower模块通常有一个修剪引脚。在此应用中,LTC2920通过从边缘电源的修剪引脚输出和下沉电流来工作。R(SET)电阻的计算比上面描述的情况稍微复杂一些,需要在直流到直流电源模块上进行台架测量。有关操作细节和如何计算R(SET)电阻的详细信息,请参阅LTC2920数据表。

结论

LTC2920-1和LTC2920-2电源边际控制器为高性能和高可靠性系统增加自检能力提供了经济有效的方法。它们易于设计,易于连接。这两个部分都有能力控制电源与反馈节点,或修剪引脚。ltc2920 -1和LTC2920-2的印刷电路面积分别小于14mm(2)和27mm(2),分别提供多功能电源边际,对pcb空间的影响最小。

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