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開關電源在模擬量采集系統中的應用
來源:作者:本站
  盡管在模擬量采集系統中广东11选5开奖信息,對ADC芯片等的供電一般建議最好不用開關電源,以避免其固有的紋波大、噪聲等問題广东11选5开奖信息,但開關電源仍以其高效率广东11选5开奖信息、低價格等優點得到廣泛應用广东11选5开奖信息,尤其是在工業控制等領域广东11选5开奖信息。本文介紹開關電源在模擬量采集系統中的應用广东11选5开奖信息,并對可能出現的一些問題進行分析广东11选5开奖信息。

  開關電源對ADC芯片工作的影響及解決方法

  電源對ADC芯片的影響广东11选5开奖信息,除了體現在電源抑制比(PSRR)參數上广东11选5开奖信息,還表現在广东11选5开奖信息,當ADC芯片對輸入的模擬信號進行采樣、保持、轉換時,電源電壓、參考地的變化,都會對ADC芯片內部采樣電路广东11选5开奖信息、比較器等的工作產生影響广东11选5开奖信息,使得采集結果出現晃動。因此,一般ADC芯片特別是高精度ADC芯片,都建議最好用質量好的線性電源供電。如果采用開關電源,則需要盡力避免它對ADC芯片產生影響。

  圖1是一個典型的應用广东11选5开奖信息,其中模擬采樣用的信號調理電路、ADC和現場模擬信號不隔離,ADC芯片和CPU電源相互隔離。CPU采用控制系統內部電源。而ADC的 5V電源是由 24V電源經過 24V到 5V電源變換而來的。圖中左側部分是典型的串聯、降壓非隔離型DC-DC變換器的原理框圖。設計中,可以根據開關管的開關頻率、 5V消耗電流广东11选5开奖信息、要求的輸出紋波最大值,計算出電感L1广东11选5开奖信息、電容C1的合適大小。 來源:www.tede.cn

  為了分析出開關電源對ADC芯片的影響广东11选5开奖信息,這里假設信號調理電路及ADC芯片正常運行的耗電是25mA/ 5V广东11选5开奖信息,對于光耦部分广东11选5开奖信息,如果采用6N136广东11选5开奖信息、TLP521等三極管輸出型的光耦,則當CPU不啟動ADC工作時,光耦全不導通,耗電小于1mA;當CPU啟動ADC工作時,將有數據輸出Dout、數據準備好Ready等信號經過光耦,光耦處于導通狀態,為了達到比較高的通訊速率,光耦總耗電需要25mA/ 5V左右。這樣广东11选5开奖信息, 5V負載電流將在25~50mA之間來回變動广东11选5开奖信息。正常開關電源設計的輸出電流應該2倍于最大負載電流广东11选5开奖信息,這里設為100mA,下面將要說明負載電流的變化將極大影響 5V广东11选5开奖信息,從而影響ADC采樣穩定性。

  開關電源的工作原理是,平時Q1的周期性開關動作,再經過L1、C1广东11选5开奖信息,得到所需要的輸出;而當輸出 5V電壓發生上升/下降超過一定限度(如幾十毫伏),經過采樣、反饋后,開關控制電路控制Q1的開關,使得輸出電壓向 5V回歸广东11选5开奖信息。在 5V負載比較恒定的情況下,輸出 5V的最大紋波,可以根據采樣反饋電路工作原理(比如MC34063是通過比較器和鎖存器來控制Q1的開關)、開關頻率等計算出來。

  但如果是圖1中帶光耦的情況,開關電源的輸出不僅供給相對恒定的負載(如信號調理電路、ADC芯片),而且還要供給光耦等數字部分電路,有可能發生最壞的情況是,當開關管Q1正處于上述穩定工作中的關斷時刻,光耦突然被ADC導通,此時L1、C1將要提供50mA的負載電流,而平時穩定工作中L1只提供25mA的電流广东11选5开奖信息,剩下電流只能從電容C1中獲取,使得C1上的電壓即 5V電平下降比較大。這將持續半個開關周期广东11选5开奖信息,直到開關管Q1打開。如果開關電源的開關頻率是100KHz,而ADC芯片數據Dout的通訊頻率也是100KHz左右,將引起輸出 5V電壓頻繁波動,造成更大的輸出紋波广东11选5开奖信息广东11选5开奖信息。在示波器上甚至能看到噪聲反饋在 24V輸入上广东11选5开奖信息。
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