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使用动态电压缩放(DVS)来实现精确的电压调节

来源:analog 发布时间:2023-09-18

摘要: 本文讨论了使用动态电压缩放(DVS)来实现精确的电压调节。分布式交换机是一个过程,调整输出电压略高或低的预期负载瞬变。本文探讨了如何使用特定的ic来进行可靠的电压监测。

当需要严格稳压电源电压时,可以使用开关稳压器数据表中的直流电压精度规格。该值通常为±1%或±0.5%。如果电压变换器在反馈路径中使用外部电阻分压器,那么电阻的容差也必须包含在电压精度计算中。此外,除了直流精度外,还必须考虑动态电压精度。如果发生负载暂态,即负载突然产生大电流,则产生的电压在稳定在设定值水平之前可能低于或高于设定值电压。这种行为取决于控制回路的速度。对于必须严格调节电源电压的应用,通常还需要在这种负载瞬态期间精确的电压。图1显示了负载暂态后时域内典型的电压响应。图中,负载在100 μs后连接,在400 μs后断开。


图1所示 负载暂态后电源中的典型电压响应

分布式交换机的好处

分布式交换机提供了几个优点,可以实现精度更高的精密电压调节。它可用于在设定值附近调整输出电压,以补偿负载瞬态并提供更严格的调节。

如图1所示,负载瞬态后的电压波动通常比电源电压的直流精度限制高许多倍。图1中的虚线显示了1%精度的限制。

为了在指定的精度窗口内包含这些有时非常高的电压波动,使用DVS是有意义的。在这里,当负载较低时,假定接下来将发生负载瞬变到高负载。因此,在此负载瞬态发生之前,输出电压会略微增加(例如,增加到5.2 V)。电压下降的幅度因此保持不变。然而,电压并没有从5 V降至4.75 V,而是从5.2 V降至4.95 V。当负载电流较大时,电压会略微降低,因为负载通常会在某个时间点再次降低。电压超调就不那么高了。

图2显示了实现简单形式的DVS的降压开关稳压器电路。例如,来自微控制器的信号被施加到V(SEL)引脚上,以指定是否应略微提高产生的电压。在简单的分布式交换机实现中,系统必须生成此命令并将其提供给交换稳压器。其他开关稳压器实现更复杂的分布式交换机系统。有了这些,分布式交换机的各个负载阈值可以直接编程。


图2 一种通过V(SEL)引脚具有简单DVS的降压稳压器

在某些情况下,需要严格调节电压的应用可能需要监控IC来检查产生的电压是否实际上位于公差带内。当没有负载瞬变时,一个简单的监控芯片就足以检查直流电压,直流电压通常在一个更窄的范围内。然而,这不适用于分布式交换机系统,因为直流电压有两个不同的值:分布式交换机概念中较高的值和较低的值。

特殊的监控ic,如MAX20480电力系统监视器,也可以与分布式交换机系统一起使用,以实现可靠的电压监测。MAX20480具有数字I(2)C接口,就像图2中的开关稳压器一样,它可以通过V(SEL)引脚动态切换,以监测使用DVS系统时更高或更低的直流电压。图3显示了图2中的分布式交换机稳压器的框图,其中添加了支持分布式交换机的电压监控IC。


图3 具有dvs功能的监控控制器用于高度关键的应用

结论

有趣的解决方案可用于产生具有高直流和动态精度的精确电源电压。分布式交换机可能特别有用。许多支持DVS的特殊IC,包括MAX20480监控IC,可用于监控产生的电压。这种集成电路提高了性能,同时降低了与电源转换系统相关的成本。

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