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如何保證負載端電壓在不同的負載電流下維持固定值

電子設計 ? 來源:電子設計 ? 作者:電子設計 ? 2022-01-12 17:42 ? 次閱讀
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作者: TI 工程師 Kevin Zhang

DCDC電源輸出需要經(jīng)過一根長線纜才能到達負載時,由于線纜的阻抗產(chǎn)生壓降,會導致負載端電壓小于實際DCDC輸出電壓。為保證負載端電壓在不同的負載電流下,維持我們希望的固定值,我們可以實時采集負載電流,并根據(jù)導線負載,動態(tài)提高DCDC電源的輸出電壓,補償線纜的壓降,使得負載端的電壓保持不變。

TI官網(wǎng)有相關參考設計PMP4425與PMP10282等,但均未給出相關電路參數(shù)的推導,客戶只能完全參照設計中的取值。本文以LMR14030和INA213為例,給出了線損補償?shù)脑敿毻茖?。當客戶需要更改電路器件(例如使用不同的DCDC或電流采樣運放)或更改電路參數(shù)(例如要求不同的輸出電壓)時,也可以利用本文的公式,快速計算確定電路中的其他參數(shù)。

在下面例子中,只要確定DCDC、電流采樣運放以及負載端所需的電壓后,通過最后的式(7)和式(8)即可計算出相關電阻值。

pYYBAGGKVuyAQ6wWAAAky1-3LmI103.png

參數(shù)說明:

VOUT,為LMR14030的輸出電壓。

VFB = 0.75V,為DCDC電源的FB引腳電壓。

IOUT,為USB輸出電流。

VUSB = 5V,為經(jīng)過USB線纜后到中控面板USB插座上的電壓。

VINA,為INA213的輸出電壓。

poYBAGGKVu6AN8KZAAAFHxr7GZA467.png

,為INA213的REF引腳上電壓。

GINA = 50,為INA213的增益。

RSENSE = 0.01Ω,為電流采樣電阻。

RDS(on) = 0.073Ω,為TPS2546內(nèi)部開關限流MOSFET的導通阻抗。如果電路中沒有TPS2546,可忽略此項。

RCABLE,為USB線纜中5V線和GND線的電阻總和。

從原理圖可得下式:

poYBAGGKVu-AeOg2AAAFukHLrDo915.png

(1)

pYYBAGGKVvGAN70mAAAEv7eTHWg876.png

(2)

pYYBAGGKVvKAfMqiAAAHYz4zqUY317.png

(3)

從式(1),(2),(3)可得:

poYBAGGKVvSAfdIDAAAOcZrjRV8600.png

(4)

線損補償?shù)脑O計目標是:不論IOUT為何值,VUSB都必須保持為5V。所以由式(4)可得:

poYBAGGKVvWAOHfwAAAGwg84mh0793.png

(5)

pYYBAGGKVveAZsXXAAAIg7NP3VA119.png

(6)

代入相關參數(shù)可得

poYBAGGKVviANoqHAAAEdHT3rks362.png? (7)

pYYBAGGKVvqAcKeuAAAFaHk33fk736.png

(8)

先選定R1,R2,R3的其中一個值,即可通過式(7)和式(8)計算另外兩個值。
審核編輯:何安

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