妙用“虛擬遠端采樣“改善負載調節性能（二）

改良工業(yè)應用

VRS 還可以用來(lái)簡(jiǎn)化工業(yè)應用的系統改良。例如，一對電源線(xiàn)可用于新設備，但是負載端調節不符合設備規范要求。這時(shí)VRS可以非常容易地用來(lái)控制已有電源或穩壓器。這比增加另一對導線(xiàn)來(lái)進(jìn)行遠端采樣或增加負載端調節容易得多、也便宜得多。

提高高密度照明應用的效率和光輸出

隨著(zhù)白熾燈照明的減少，高密度鹵素燈日益流行。鹵素燈的工作電壓直接影響其光輸出、效率、壽命和色溫，如圖8和以下所示：

* 光輸出與 V3.4 近似成正比

* 功耗與 V1.6 近似成正比

* 壽命與 V16 近似成反比

* 色溫與 V0.42 近似成正比

圖8：燈參數隨標準化燈電壓的變化顯示，在燈端更好地調節電壓可節省能量并延長(cháng)燈的壽命。

通常情況下，這些設備以12V電壓運行，但是在電流相對較大、因此線(xiàn)路壓降也可能相對較高，負載端的差異非常容易達到1V或更高。以11V電壓工作的12V鹵素燈比以準確電壓工作時(shí)少產(chǎn)生25%的光，同時(shí)僅節省13%的功率。就固定光輸出而言，如果允許電壓下降至11V，那么就需要多使用25%的燈。讓鹵素燈以準確電壓工作可提供更精確的照明控制、色溫和更高的效率。

VRS系統可以用來(lái)保持準確的燈密度。在燈附近放置一個(gè)電容器，并在這個(gè)點(diǎn)上控制電壓。就中型和大型照明系統而言，與標準變壓器相比，能效的優(yōu)勢可以非常容易抵消更復雜的DC電源帶來(lái)的不便。此外，燈色溫也可以得到很好的控制，燈的壽命也非常一致。

基于SEPIC的汽車(chē)鹵素前燈電源(圖 9)改善燈的可靠性，同時(shí)還確保最佳照明。該設計在9V至15V的輸入電壓范圍內將前燈電壓端保持在12V。它在高達1?的互連線(xiàn)電阻時(shí)工作良好。使用VRS允許SEPIC轉換器放置在遠離負載的地方，例如，放置在客艙中，遠離極端的引擎罩環(huán)境，從而改善可靠性。

圖9：汽車(chē)鹵素前燈電源。

住宅和商用活動(dòng)式投射燈照明也受益于VRS。恰當調節燈電壓的所需要的成本，能夠被更低功耗和更高效率帶來(lái)的優(yōu)勢所抵消。在一串250W的燈上一天可能節省2-3千瓦時(shí)，同時(shí)維持同樣的光輸出量。色溫(盡管不像其它燈參數那樣取決于電壓)也可受益。VRS允許單個(gè)燈的遠端電壓調節，或對分布在單個(gè)電源軌上的幾個(gè)燈提供一階調節。

當線(xiàn)路長(cháng)度以數英里計時(shí)，VRS 也許是唯一的解決方案

VRS可以用在石油和天然氣測井應用中，在這類(lèi)應用中，儀器常常用幾千至幾萬(wàn)英尺長(cháng)的電纜連接。

多種應用

LT4180 含有線(xiàn)性電源(除了通路晶體管)所需的所有組件。還提供欠壓閉鎖、過(guò)壓閉鎖和軟校正功能，因此一個(gè)全功能線(xiàn)性VRS電源可以用極少的組件組成(圖10)。圖10中的線(xiàn)性電源以18V輸入提供12V@500mA。通路晶體管 Q1通過(guò)DRAIN引腳的R3、R7和Q2 驅動(dòng)。Q2用來(lái)保持DRAIN引腳電壓低于絕對最大額定值。C5、R8 和 C6 提供補償。R2、R4、R5和R6設定輸出電壓和閉鎖門(mén)限。R1是電流檢測電阻。C7-C10是VRS使用的保持電容器，而C11和R9設定方波頻率。具4?導線(xiàn)電阻以及100uF和1100uF負載端電容的典型負載階躍響應如圖11和12所示。VRS 瞬態(tài)響應可以用變化范圍很寬的CLOAD很好地調節。

圖10：采用LT4180的全功能VRS線(xiàn)性電源。

圖11：圖10所示采用100uF去耦電容的線(xiàn)性電源的負載階躍響應。

圖12：圖10所示采用1100uF去耦電容的線(xiàn)性電源的負載階躍響應。

圖13顯示LT4180如何連接到一個(gè)Vicor電源模塊，通過(guò)0.5?導線(xiàn)電阻為3.3V/2.5A或5V、2.5A 負載提供虛擬遠端采樣。輸出電壓通過(guò)改變R3的值進(jìn)行調節。標稱(chēng)輸入電壓是48V。VRS通過(guò)模塊的微調引腳產(chǎn)生。這個(gè)設計用0.5?的導線(xiàn)電阻和1000uF的去耦電容工作。

圖14顯示的是一個(gè)完全隔離的反激式轉換器，該轉換器能從18V至72V的輸入提供3.3V @3A。該轉換器為校正0.5?至2?的導線(xiàn)電阻而設計。推薦的負載去耦電容是1000uF。隔離通過(guò)T1和光隔離器U3實(shí)現。盡管這個(gè)設計中未顯示，但是從LT4180到電源提供一個(gè)光隔離的OSC信號以實(shí)現同步仍然是可能的。

圖15顯示一個(gè)能通過(guò)1?至3?導線(xiàn)電阻向負載提供12V @2A的降壓型穩壓器。推薦使用470uF負載去耦電容。輸入電壓范圍為20V至36V。

結論

盡管傳統的兩條導線(xiàn)遠端采樣方案能在負載端提供恰當的電壓，但是仍然存在很多缺點(diǎn)。感測導線(xiàn)在系統中增加了額外成本，并占用系統的連接器空間。如果感測導線(xiàn)斷接或損壞，還可能發(fā)生可靠性問(wèn)題。相比之下，虛擬遠端采樣系統在負載端提供極好的調節，而且沒(méi)有導線(xiàn)連接遠端采樣的缺點(diǎn)。

與負電阻等其它補償方法不同，即使線(xiàn)路壓降電阻變化，虛擬遠端采樣也提供對輸出的連續控制。虛擬遠端采樣校正導線(xiàn)壓降和連接器壓降。虛擬遠端檢測電路電源線(xiàn)路上的附加噪聲很容易通過(guò)負載端的電容器消除，而且該電容器總是包含在遠端采樣系統中。LTC4180可以為IC穩壓器以及外購的預配置離線(xiàn)式電源提供遠端采樣校正。在電源系統中增加一個(gè)VRS IC的成本通常比放置導線(xiàn)實(shí)現遠端采樣低得多。

LT4180為電源設計師提供了一個(gè)寶貴的新工具，可運用虛擬遠端采樣通過(guò)電阻性互連線(xiàn)實(shí)現準確的負載電壓調節。虛擬遠端采樣為簡(jiǎn)化或改善設計提供了史無(wú)前例的替代方案。LT4180 VRS幾乎可與任何電源或穩壓器一起使用：開(kāi)關(guān)或線(xiàn)性、隔離或非隔離式、同步或非同步式。它具有一個(gè)VRS調節電路、欠壓和過(guò)壓閉鎖等各種功能以及光隔離器驅動(dòng)器。

上接：妙用虛擬遠端采樣改善負載調節性能（一）

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