高效數(shù)字調(diào)節(jié)雙極電壓軌升壓器

出處：維庫(kù)電子市場(chǎng)網(wǎng) 發(fā)布于：2024-04-22 16:10:45 | 743 次閱讀

　　通過防止僅使用單個(gè)邏輯電平電源軌供電的系統(tǒng)中的放大器飽和來(lái)提高模擬/數(shù)字精度的挑戰(zhàn)已經(jīng)得到了大量的活動(dòng)和設(shè)計(jì)創(chuàng)意。電壓逆變器產(chǎn)生負(fù)電源軌，使 RRIO 放大器輸出電路保持在零“運(yùn)行”狀態(tài)，受到了大多數(shù)關(guān)注。但頻繁而巧妙的撰稿人克里斯托弗·保羅指出，出于完全相同的原因，精密軌到軌模擬信號(hào)需要類似的正側(cè)擴(kuò)展。他在他的設(shè)計(jì)理念“解析 PWM (DAC) 性能：第 2 部分 — 軌到軌輸出”中提出了幾個(gè)有趣且創(chuàng)新的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

　　用您獨(dú)特的設(shè)計(jì)讓工程界驚嘆：設(shè)計(jì)理念提交指南這里提出的設(shè)計(jì)理念涉及相同的主題，但提供了主題的變體。它通過電容電流泵的瞬時(shí)（大約數(shù)十微秒）數(shù)字關(guān)閉來(lái)調(diào)節(jié)逆變器輸出，而不是泵輸出的泵后線性調(diào)節(jié)。這樣可產(chǎn)生非常低的靜態(tài)空載電流消耗 (<50 A)，并實(shí)現(xiàn)良好的電流效率（1 mA 負(fù)載電流時(shí)約為 95%，5 mA 時(shí)約為 99%）圖 1顯示了其工作原理。　　　

　　施密特觸發(fā)振蕩器 U1a 為電荷泵驅(qū)動(dòng)器 U1b（正軌泵）和 U1c（負(fù)軌）提供連續(xù)的約 100 kHz 時(shí)鐘信號(hào)。啟用后，這些驅(qū)動(dòng)器可通過相應(yīng)的電容二極管電荷泵和相關(guān)濾波器提供高達(dá) 24 mA 的輸出電流：C4 + C5 用于正軌，C7 + C8 用于負(fù)軌。峰峰值輸出紋波約為 10 mV。
　　輸出調(diào)節(jié)由負(fù)軌上的 U1c 的溫度補(bǔ)償分立晶體管比較器 Q1:Q2 和正軌上的 U1b 的 Q3:Q4 的電荷泵控制提供。每個(gè)比較器的平均電流消耗約為 4 A，這有助于實(shí)現(xiàn)前面提到的低功耗數(shù)據(jù)。比較器電壓增益約為 40 dB = 100:1。
　　比較器設(shè)置超軌電壓設(shè)定點(diǎn)Δ s，其與 +5 V 的比率為：
　　– Δ = -5 V*R4/R5（對(duì)于負(fù)軌） = -250 mV（對(duì)于所示值）+ Δ = 5 V*R2/R5（對(duì)于正軌） = +250 mV（對(duì)于所示值）請(qǐng)注意，Q1:Q2 比較器的輸出與正確 U1c 控制所需的邏輯極性相反。上述問題已通過便攜式逆變器 U1d 解決。

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