Использование токового зеркала для управления источником питания

NXP BCV61

Журнал РАДИОЛОЦМАН, октябрь 2019

Giovanni Romeo

EDN

Управление источником питания может потребоваться во многих приложениях, таких как зарядные устройства, контроллеры солнечных энергоустановок и т. д. Промышленность предлагает большое количество готовых интегральных источников питания, в которых, к сожалению, не предусмотрена возможность простого управления выходом. Как правило, источник питания схематично может быть представлен мощным операционным усилителем, к неинвертирующему входу которого подключен источник опорного напряжения (в зеленом прямоугольнике на Рисунке 1).

Это схема источника питания, стабилизированного обратной связью.
Рисунок 1. Это схема источника питания, стабилизированного обратной связью.

Чаще всего, в микросхемах источников питания (таких, например, как выпускаемые TI приборы семейства Simple Switcher) единственный подходящий для изменения VOUT вывод, к которому имеется внешний доступ – это инвертирующий вход, управляющий обратной связью (FB на Рисунке 1). Очень простой метод управления FB – это замена RB на управляемый источник тока, а самый удобный и дешевый способ сделать это – использовать токовое зеркало (Рисунок 2).

В этом источнике питания, управляемым напряжением, используется токовое зеркало.
Рисунок 2. В этом источнике питания, управляемым напряжением, используется токовое зеркало.

Точность, которую вы получаете от этой конструкции, связана с точностью токового зеркала, которое вы будете использовать. Если вы решите выбрать классическую двухтранзисторную схему Видлара, важно применять в ней согласованные пары, специально созданные для таких целей, например, BCV61. Такие компоненты легко использовать и в более эффективном токовом зеркале Уилсона с четырьмя транзисторами. Токовое зеркало начинает работать только тогда, когда напряжение VIN превышает открывающее напряжение база-эмиттер транзисторов зеркала, поэтому на начальном участке наблюдается нелинейность. Все это не создает особых ограничений, если предлагаемая схема является частью контура регулирования, где ошибки компенсируются магией обратной связи.

График на Рисунке 3 иллюстрирует поведение смоделированной в PSpice схемы на Рисунке 2 при VREF = 1.2 В, когда VIN изменяется в диапазоне от 0 до 10 В.

На этой диаграмме показано поведение смоделированной в PSpice схемы на Рисунке 2.
Рисунок 3. На этой диаграмме показано поведение смоделированной
в PSpice схемы на Рисунке 2.

Прямая реализация принципа, изображенного на Рисунке 2, показана на Рисунке 4. Здесь хорошо известный импульсный преобразователь LM2596 управляется стандартным токовым зеркалом BCV61.

Вот «разработанное для работы» приложение принципа на Рисунке 2.
Рисунок 4. Вот «разработанное для работы» приложение принципа на Рисунке 2.

Прототип схемы на Рисунке 4 был испытан на линейность с использованием подключенного нестабилизированного источника постоянного напряжения 22 В и генератора пилообразных сигналов с размахом 0-10 В на частоте 5 Гц. Выборки выходного сигнала (при сопротивлении нагрузки 50 Ом) выполнялись с помощью осциллографа. Для проверки времени отклика использовался генератор импульсов (0-8 В, 0.5 с).

Результаты тестирования схемы на Рисунке 4. Слева синяя осциллограмма представляет управляющее напряжение, а красная - выходной сигнал. Справа отклик на прямоугольный импульс показывает, что время нарастания составляет 1 мс, а емкость выходного конденсатора и сопротивление нагрузки обусловливают медленный спад.
Рисунок 5. Результаты тестирования схемы на Рисунке 4. Слева синяя осциллограмма представляет
управляющее напряжение, а красная – выходной сигнал. Справа отклик на прямоугольный
импульс показывает, что время нарастания составляет 1 мс, а емкость выходного конденсатора
и сопротивление нагрузки обусловливают медленный спад.

Результаты иллюстрируются графиками на Рисунке 5. Схема обеспечивает хорошую линейность (слева) и вполне быстрый отклик на скачок напряжения (примерно 1 мс для достижения заданного уровня). Время спада определяется емкостью выходного конденсатора (220 мкФ) и нагрузкой (50 Ом во время теста).

Материалы по теме

  1. Datasheet NXP BCV61
  2. Datasheet Texas Instruments LM2596

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Use a current mirror to control a power supply

Цена BCV61BCV61 на РадиоЛоцман.Цены — от 1,98 до 185 руб.
26 предложений от 16 поставщиков
SOT-143B Транзисторы, упаковка Tape & Reel (TR) 3000шт. Минимум 3000шт.
ПоставщикПроизводительНаименованиеЦена
Стандарт СИЗInfineonBCV61CE63272 руб.
ЭИКInfineonBCV 61B E6327от 4 руб.
ЗенерNexperiaBCV61,215от 14 руб.
ТерраэлектроникаBCV6115 руб.
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя
Фрагменты обсуждения:Полный вариант обсуждения »
  • TI и так использует подобный подход в своих микросхемах драйверов, называя «токовый вход обратной связи». Например, в ИМС UCC28610.