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数字可变电阻补偿稳压器的温度漂移的实现

2011年12月15日 11:48 次阅读

 

  阻值可以调整的电阻器,用于需要调节电路电流或需要改变电路阻值的场合。可变电阻器可以改变信号发生器的特性,使灯光变暗,启动电动机或控制它的转速。根据用途的不同,可变电阻器的电阻材料可以是金属丝、金属片、碳膜或导电液。对于一般大小的电流,常用金属型的可变电阻器。在电流很小的情况下,则使用碳膜型。当电流很大时,电解型最合用;这种可变电阻器的电极都浸在导电液中。电势计是可变电阻器的特殊形式,它使未知电压或未知电势相平衡,从而测出未知电压或未知电势差的大小。更为常用的电势器只不过是一个有两个固定接头的电阻器,第三个接头连到一个可调的电刷上。电位器的另一个用途是再音响设备中用作音响控制。

  可变电阻如果集成了可编程温度索引查询表,就能补偿稳压器的温度漂移。在这种情况下,查询表能在–40℃~+102℃范围内,每2℃改变一次阻值,从而抵消由温度导致的稳压器输出变化。典型的稳压电路包含稳压元件、反馈电阻分压器,以及若干针对瞬态和负载开关状况来提供滤波和稳压的电容(图1)。两个反馈分压电阻的比例设定了稳压器输出电压。稳压器可生成预设的3.3V或其工作范围内的任何用户自定义输出。

  对于多数稳压电路,输出电压会随温度轻微变化,变化范围是该电路标称电压的97.6%至101.5%.这些数字令人钦佩,但您仍能进一步改善它们。首先,在图1所示的稳压电路中放入一个数控可变电阻(比如DS1859),使它与R2并联(图2)。内部非易失存储器中的温度索引查询表控制着这个50kΩ数字电阻,使您能为每个2℃窗口设定不同阻值。

  

 

  图1,借助典型的稳压器,您可以通过调节R1/R2分压器来设置稳压输出级别。

  

 

  图2,如果把与R2并联的双路可变电阻的一半连接到图1中的电路,您就能实现稳压输出电压的温度补偿。

  您可以设定查询表来提供任何阻值与温度曲线。在本例中,查询表使稳压器随温度变化的常态曲线变平坦。因此,这些查询表提供了一个关于温度的正阻值斜率。电阻有256个可编程阻值设置(十进制0~255),每个设置约为192Ω。在本例中,查询表的设置为143(温度–40℃)。温度每变化4℃到6℃,这些设置就增加1,因此在环境温度时达到152,+85℃时为158.

  稳压器,顾名思义,就是使输出电压稳定的设备。所有的稳压器,都利用了相同的技术实现输出电压的稳定输出电压通过连接到误差放大器(Error Amplifier)反相输入端(InverTIng Input)的分压电阻(ResisTIve Divider)采样(Sampled),误差放大器的同相输入端(Non-inverTIng Input)连接到一个参考电压Vref. 参考电压由IC内部的带隙参考源(Bandgap Reference)产生。 误差放大器总是试图迫使其两端输入相等。为此,它提供负载电流以保证输出电压稳定。稳压器有:大型的几十至几百千瓦的电力稳压器,是供给大型实验设备的工作电源。也有小型的几瓦到几千瓦的交流稳压器,是为小型实验室或家庭电器提供高质量电源,

  

 

  图3 这些曲线把图1所示电路(黑色)和得到补偿的图2所示电路(粉红)的稳压输出随温度变化情况做了比较。

  如图3所示,在整个温度范围内,稳压性能在精度方面显着提升:–45℃~+85℃内的变化幅度现在仅为±2 mV.为对比起见,请注意图1中的标准稳压电路的响应(黑色曲线)。图2中的数字电阻IC包含三种用于监视外部电压的ADC输入。作为备选品的DS1847双路可变电阻提供类似性能,而且不带有ADC监视器,成本也更低。

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