AD630JN亚德诺ADI芯片渠道
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行 业:电子 电子有源器件 专用集成电路
发布时间:2021-09-30
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在AC-DC和DC-DC电源应用中采用隔离式误差放大器替换光耦合器和分流调节器
设计人员设计隔离式AC-DC、DC-DC或DOSA兼容型电 源模块时,面临着以更佳的性能应对市场需求的挑战。 本文介绍数字隔离器误差放大器,它可改进初级端控制 架构的瞬态响应和工作温度范围。传统的初级端控制器 应用是利用光耦合器提供反馈回路隔离,利用分流调节 器提供误差放大器和基准电压。虽然光耦合器作为隔离 器用于电源中具有成本低廉的优势,但它会将大环路 带宽限制在50 kHz,而且实际带宽会低得多。快速可靠 的数字隔离器电路在单封装内集成隔离式误差放大器和 精密基准电压源功能,使用该电路可实现极低温漂和极 高带宽的精密隔离式误差放大器。隔离式误差放大器能 实现250 kHz以上的环路带宽,使得以更高开关速度工 作的隔离式初级电源设计成为可能。借助正确的电源拓 扑,更高的开关速度可支持在更为紧凑的电源中使用更 小的输出滤波器电感和电容。
我们首先将讨论一个反激式转换器拓扑,因为就元器件 数目而言,它是简单的电路。反激式电路使用少的 开关;本例中,仅在初级端使用了一个开关,并在次级 端使用了一个整流二极管。简单反激式电路通常用于输 出功率相对较低的应用中,但它确实具有高输出纹波电 流和低交越频率,因为存在右半平面(RHP)零点。结 果,反激式电路需要具备较大输出纹波电流额定值的大 输出电容。图1显示采用光耦合器的方式,分流调节器 在其中用作隔离式输出电压Vo的反馈电压误差放大 器。分流调节器用作标准时,可提供精度典型值为 2%的基准电压。输出电压经过分压,然后由内部误差 放大器将其与分流调节器的基准电压进行比较,比较结果输出至光耦合器的LED电路。光耦合器LED由输出电 压和串联电阻偏置,所需的电流量根据光耦合器电流传 输(CTR)特性确定,相关说明可参见数据手册
缓冲器曲线
移除10kΩ负载,代之以1kΩ电阻。记录幅度。现在移动引脚3和2.5V之间的1kΩ负载,使其与4.7kΩ电阻并联。记录输出幅度如何变化。你能预测新的输出幅度吗?
简单放大器配置
反相放大器:
图5所示为常规反相放大器配置,输出端有10 kΩ负载电阻。
Figure 5. Inverting amplifier configuration.
图5. 反相放大器配置
现在使用R2=4.7kΩ组装图5所示的反相放大器电路。组装新电路之前,请记住断开电源。根据需要切割和弯曲电阻引线,使其平放在电路板表面,并为每个连接使用短的跳线(如图1所示)。记住,试验板有很大的灵活性。例如,电阻R2的引线不一定要将运算放大器从引脚2桥接到引脚6;你可以使用中间节 点和跳线来绕过该器件。
重新连接电源并观察电流消耗,确保没有意外短路。现在将波形发生器调整为500 Hz正弦波,设置为2.1 V小值和2.9 V大值(0.8 V p-p,以2.5 V为中心),并再次在示波器上显示输入和输出。测量和记录此电路的电压增益,并与课堂上讨论的原理进行比较。导出输入/输出波形图,并将其包含在实验报告中。
图形实例如图6所示
Figure 6. Inverting amplifier plot.
图6. 反相放大器曲线
趁此机会说一下电路调试。在课堂中的某个时候,你可能无法让电路工作。这并不意外,没有人是的。但是,你不应简单地认为电路不工作必定意味着器件或实验仪器有故障。这基本上不是事实,99%的电路问题都是简单的接线或电源错误。即便是经验丰富的也会不时出错,因此,学会如何调试电问题是学习过程中非常重要的一部分。为你诊断错误不是助教的责任,如果你以这种方式依赖其他人,那么你就错过了实验的一个关键点,你将不大可能在以后的课程中取得成功。除非你的运算放大器冒烟,电阻上出现了棕色痕迹,或者电容发生爆炸,否则你的元器件很可能没问题。事实上,大多数器件在发生重大损伤之前都能容忍一定程度的滥用。当事情不妙时,好的办法就是断开电源并寻找一个简单的解释,而不要急着责怪器件或设备。在这方面,DMM可是一件十分有价值的调试工具。
输出饱和:
现在将图5中的反馈电阻R2从4.7kΩ更改为10kΩ。现在的增益是多少?将输入信号的幅度缓慢增加至2V,仍然以2.5V为中心,并将波形导出到实验室笔记本电脑中。任何运算放大器的输出电压终都会受电源电压的限制,而在很多情况下,由于电路中存在内部电压降,实际限制要远小于电源电压。根据你的以上测量结果量化AD8541的内部压降。如果你有时间,可尝试用OP97或OP27放大器替换AD8541,并比较它能产生的小和大输出电压。.
求和放大器电路:
为使IPMSM的扭矩电流比大,d轴基准电流id设置为0。 q轴基准电流iq从速度调整器的速度误差获得,如图3所示。电流调整器的输出提供旋转坐标系的基准电压。在图 3所示的框图中,用于去耦控制的正馈项ed和eq由下式给出:
Equation 11
Equation 12
正如Boussak所述,两个补偿机制(电流控制和电压命令)对 于确保稳定和优控制十分重要,有助于增强矢量控制和 弱磁控制。
EKF以其简单、佳、易控制和稳定可靠,成为应用广泛 的非线性系统跟踪和估计方法之一。为实现对凸极IPMSM 的无传感器控制,可以利用EKF估计速度和转子位置。电机 的线路电压和负载扭矩均为系统矢量输入变量。速度和转 子位置是需要估计的两个幅度,二者与电机电流一起构成 状态矢量。电机电流将是构成输出矢量的可观测幅度。
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