Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Rzadko zadawane pytanie: czy napięcie odniesienia gryzie?

ghost666 22 Sie 2015 16:34 2526 2
  • Rzadko zadawane pytanie: czy napięcie odniesienia gryzie?


    Pytanie: Czemu mój stabilizator napięcia odniesienia nie ma takiej dokładności, jaka obiecywana jest w karcie katalogowej?

    Odpowiedź: Ponieważ jesteś dla niego niemiły. Jeśli nie będziesz miły dla swojego generatora napięcia odniesienia, potrafi on ugryźć.

    Są trzy, zasadnicze nieuprzejmości, jakie można popełnić przy projektowaniu systemu z stabilizatorem napięcia odniesienia to: niedostateczny zapas napięcia, nieodpowiednie obciążenie i odwrócony kierunek prądu wyjściowego z układu. Dwie pierwsze są opisane i sparametryzowane w kartach katalogowych stabilizatorów, więc dosyć łatwo uniknąć ich popełniania. Jednakże trzecia kwestia - kierunku prądu na wyjściu stabilizatora - jest bardziej problematyczna. Rzadko się o niej i przyczynach powstawania takiego zjawiska wspomina, co powoduje, że może to być ciężkie do zdiagnozowania.

    Większość stabilizatorów napięcia ma trzy porty (piny) - wejście, wyjście i masę.Wyjście utrzymywane jest na precyzyjnie skonfigurowanym napięciu względem masy, dla szerokiego zakresu napięć na wejściu układu. Jednakże, jeśli napięcie wejściowe jest zbyt małe, zapas napięcia pomiędzy wejściem a wyjściem układu, jest zbyt mały, co powoduje spadek precyzji stabilizatora. Niektóre układy są w stanie pracować przy naprawdę niewielkim zapasie napięcia wejściowego, jednakże wpływa to negatywnie na ich precyzję, więc najlepiej pracować jest w sugerowanym zakresie napięć wejściowych.

    Większość stabilizatorów napięcia odniesienia ma wejście z wbudowanym ograniczeniem prądowym, co oznacza, że nie zostaną uszkodzone przez np. zwarcie wyjścia do masy. Wymuszenie zbyt dużego prądu na wyjściu stabilizatora spowodować może spadek napięcia na wejściu. Napięcie będzie spadać coraz niżej, aż prąd będzie tak duży, że układ przejdzie w stan całkowitego wyłączenia wyjścia przez zabezpieczenie nadprądowe. W karcie katalogowej każdorazowo trzeba sprawdzić jaki jest maksymalny prąd wyjściowy układu, a przy jakim prądzie wyjściowym precyzja układu się pogarsza (często zaznaczone jest to na wykresie).

    Innym wariantem niepoprawnego obciążenia stabilizatora napięcia odniesienia, jest podłączenie obciążenia o charakterze pojemnościowym. Wiele, jeśli nie większość stabilizatorów, może stabilnie pracować z obciążeniem pojemnościowym. Jednakże niektóre układy, zwłaszcza stabilizatory o niskim spadku napięcia (LDO) mają tendencję do wzbudzania się przy nieodpowiedniej - za małej i/lub za dużej - pojemności na wyjściu. Jeśli taka sytuacja nastąpi, to wyjście wzbudzonego stabilizatora nie jest już w ogóle stabilizowane. Należy sprawdzić, najlepiej eksperymentalnie, czy pojemność obciążenia jaka podłączona jest do stabilizatora nie powoduje wzbudzania układu. W bardziej skomplikowanych systemach, gdzie kilka podsystemów współdzieli to samo napięcie odniesienia trzeba być szczególnie ostrożnym, ponieważ nie jesteśmy w stanie czuwać nad pojemnością obciążenia napięcia referencyjnego w każdym z systemów.





    Trzeci problem atakuje niepostrzeżenie. Kilka tygodni temu, autor tego artykułu projektował prosty system zarządzania ogniwami i wszystko powinno funkcjonować bez problemu. Równania obliczania wartości rezystancji oporników w torze analogowym i wszystkie jego elementy wydawały się poprawnie dobrane. Mimo tego układ pokazywał niepoprawne napięcie.

    Zajęło to kilka dni, nim autor zdał sobie sprawę z tego, że problem leży po stronie napięcia odniesienia. Stabilizator tego napięcia podłączony był do wejścia nieodwracającego wzmacniacza operacyjnego. Układ pracował z dodatnią pętlą sprzężenia zwrotnego jako komparator z histerezą. Z uwagi na ten układ, w momencie gdy op-amp wchodził w stan wysoki na wyjściu, przez rezystor płynął prąd do stabilizatora. Jego natężenie wynosiło około 6 ?A.

    Wykorzystane zostały stabilizatory ADR291 i ADR292 w prostej aplikacji, pokazanej w ich karcie katalogowej. Wyjście podłączone było do wzmacniacza operacyjnego, układy te są w stanie pracować z prądem płynącym przez ich wejścia w obie strony. Autor założył, że w przypadku stabilizatora będzie tak samo... ale tak nie jest! już 5 ?A wystarczą, aby podnieść napięcie wyjściowe stabilizatora powyżej poziomu gwarantowanego przez dokładność układu.

    W karcie nie da się znaleźć żadnego bezpośredniego ostrzeżenie przed taką sytuacją. Praca układu definiowana jest dla zakresu wyjściowego od 0 mA do 5 mA, co sugeruje, że duży prąd wsteczny może powodować problemy, jednakże nie ma informacji, że nawet niewielki prąd wsteczny może je spowodować.

    Kiedy już jest się świadom zagrożenia tym problemem, bardzo łatwo go uniknąć. Trzeba upewnić się, że wyjście naszego stabilizatora może pracować z prądem płynącym w obie strony. Na przykład znajdując w karcie katalogowej informację o prądzie wyjściowym równym ?X mA. Wtedy wiadomo, że prąd wsteczny nie będzie problemem. Jeśli nie znajdujemy w karcie katalogowej stabilizatora takiej informacji, możemy umieścić przy układzie rezystor zwierający wyjście do masy. Dzięki temu prąd zawsze będzie płynął z stabilizatora do masy, niezależnie od tego jak pracować będzie układ, który jest podłączony do stabilizatora.

    Źródło http://www.analog.com/library/analogDialogue/archives/49-08/RAQ_120.html


    Fajne!
  • #2 23 Sie 2015 18:14
    Demmo
    Poziom 16  

    [Edit] ups, w trakcie pisania odpowiedzi ktoś skasował pytanie użytkownika o konkretny przypadek :-)

    Wystarczy chyba przypadek, że na wyjściu jest pull-up lub dzielnik rezystorowy dla zapewnienia wstępnej polaryzacji i w związku z tym napięcie na wyjściu stabilizatora napięcia odniesienia jest wyższe od jego napięcia nominalnego. Wtedy aby uzyskać napięcie stabilizowane na odpowiednim poziomie układ musi pobrać a nie wydać prąd. W opisanym przykładzie mamy natomiast do czynienia z prądami nieidealnego niestety wzmacniacza operacyjnego (bodajże Ibias). W idealnym wzmaciaczu prądy na wejściach odwracającym i nieodwracającym są równe zeru, w rzeczywistych jest to prąd rzędu piko- czy mikroamperów. Brak wspomnianego rezystora do masy powidował, że jedyną drogą dla prądu Ibias wypływającego z wejścia wzmacniacza był wewnętrzny obwód wyjściowy stabilizatora.

  • #3 23 Sie 2015 19:13
    timo66
    Poziom 22  

    @Demmo dziękuje za szybką odpowiedź.