W wielu zastosowaniach, takich jak ładowarki akumulatorów, sterowniki słoneczne itp., sterowanie zasilaniem jest zadaniem niezbędnym. W branży dostępnych jest wiele--z półki zintegrowanych zasilaczy; niestety nie zapewniają łatwego sposobu sterowania mocą wyjściową. Zazwyczaj zasilacze można projektować jako wzmacniacze operacyjne mocy z-wejściami w fazie podłączonymi do napięcia odniesienia (w zielonym prostokącie na rysunku 1).
Rysunek 1 To jest schemat zasilania ze stabilizacją sprzężenia zwrotnego.
Zwykle jedynym kanałem w układzie scalonym zasilacza (np. SimpleSwitcher firmy TI), w którym należy zmienić Vout, jest pin odwracający, który steruje sprzężeniem zwrotnym (FB na rysunku 1). Bardzo prostym sposobem sterowania FB jest zastąpienie Rb kontrolowanym źródłem prądu, a najłatwiejszym i najtańszym sposobem na to jest użycie zwierciadła prądowego (rysunek 2).
Rysunek 2 Ten zasilacz sterowany napięciem wykorzystuje lustro prądowe
Dokładność uzyskana w tym projekcie jest powiązana z dokładnością zastosowanego reflektora prądowego. Jeśli zdecydujesz się zastosować podstawową konstrukcję Widlara z dwoma-tranzystorami, musisz polegać na celowo wyprodukowanych dopasowanych parach, takich jak BCV61. Łatwo jest zastosować takie komponenty w lepiej działających zwierciadłach prądowych tranzystora Wilson4. Lustro prądowe zaczyna działać dopiero wtedy, gdy Vin przekroczy VBE(on) tranzystora lustrzanego, stąd nieliniowość na początku. Jeśli proponowany projekt jest częścią pętli, to wszystko nie jest bardzo ograniczone, a sprzężenie zwrotne może kompensować błąd poprzez magię sprzężenia zwrotnego.
Rysunek 3 przedstawia skalowanie analogowe P-Spice dla obwodu z rysunku 2 z Vref=1.2V, gdy Vin wynosi od 0 do 10 V.
Rysunek 3 Ten rysunek przedstawia skalę analogową P-Spice obwodu z Rysunku 2
Bezpośrednią realizację zasady pokazanej na ryc.. 2 pokazano na ryc.. 4. Tutaj dobrze znany LM2596 jest sterowany przez--półkowe zwierciadło prądowe BCV61.
Rysunek 4. Jest to zastosowanie zasady z rysunku 2 w wykonaniu „pracy zgodnie z projektem”.
Prototyp z rys.. 4 został przetestowany pod kątem liniowości poprzez podłączenie nieregulowanego wejścia prądu stałego do źródła zasilania 22 V, podłączenie układu sterującego V do generatora fal piłokształtnych o zakresie 0–10 V przy 5 Hz i próbkowanie sygnału wyjściowego (obciążonego rezystorem 50 Ω) za pomocą oscyloskopu. Do sprawdzenia odpowiedzi czasowej wykorzystano generator impulsów (0-8 V, 0,5 s).
Wyniki pokazano na rysunku 5. Obwód charakteryzuje się dobrą liniowością (lewy panel) i dość szybką odpowiedzią na stany przejściowe pod względem czasu narastania (osiągnięcie punktu stabilizacji zajmuje około 1 ms). Czas opadania jest powiązany z kondensatorem wyjściowym (220µF) i obciążeniem (50Ω podczas testu).
Rysunek 5 Wyniki testów obwodu z rysunku 4 pokazują napięcie napędu (niebieski wykres) i moc wyjściową (czerwony wykres po lewej stronie). Po prawej stronie odpowiedź na falę prostokątną wskazuje czas narastania o 1 ms związany z kondensatorem wyjściowym i rezystancją obciążenia, z wolnym czasem opadania.