Décider entre une référence de tension série ou shunt, EE Times
Référence série
Une référence de la série comporte trois bornes: Vin. Vout. et la masse. Bien que concept similaire à un régulateur de tension linéaire, il est conçu pour un courant plus faible et une plus grande précision. Une référence de série fonctionne en série avec la charge (figure 1), et peut être considéré comme une résistance commandée en tension entre les bornes Vin et Vout.
Figure 1. Schéma de la référence de tension de la série 3-terminal.
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- La tension d'alimentation (Vcc) doit être suffisamment élevée pour permettre une chute de tension aux bornes de la résistance interne, mais pas assez élevée pour endommager la référence IC.
- Le circuit intégré et son emballage doivent subir une dissipation de puissance dans l'élément de passage en série.
- Sans courant de charge, la seule source de dissipation de puissance est la référence de courant de repos.
- références de la série ont généralement un meilleur coefficient de tolérance et de la température initiale de faire des références de dérivation.
équations de conception pour la référence de la série
Une conception de référence de la série est assez facile. Assurez-vous que la tension d'entrée et la dissipation de puissance sont comprises dans les valeurs maximales spécifiées pour le CI:
Pour une référence de série, le cas le plus défavorable dissipation de puissance se produit pour la tension d'alimentation maximale et la charge maximale:
P_SER = puissance en référence de la série
Vsup = tension d'alimentation
Vref = tension de sortie de référence
IL = courant de charge
Iq = référence courant de repos
WC_P_SER = puissance pire cas en référence série
Vmax = tension d'alimentation maximale
ILmax = courant de charge maximum.
référence shunt
Une référence de dérivation comporte deux bornes, OUT et GND. Il est semblable dans le concept à une diode Zener, mais a beaucoup mieux spécifications. Comme une diode Zener, il nécessite une résistance externe et fonctionne en parallèle avec la charge (figure 2).
Figure 2. Schéma de principe de la référence de tension de dérivation 2-terminale.
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équations de conception pour le shunt de référence un modèle de référence de dérivation est un peu plus difficile parce que vous devez calculer la valeur de résistance externe. Cette valeur (R1) doit veiller à ce que la chute de tension due aux courants de référence et de la charge est égale à la différence entre la tension d'alimentation et la tension de référence. R1 doit être calculé à la tension d'alimentation minimale et le courant de charge maximale pour assurer un fonctionnement dans cette condition pire cas. Les équations suivantes calculent la valeur et la dissipation de puissance de R1. et la dissipation de puissance dans le repère de dérivation (Figure 3).
Figure 3. Une référence de dérivation dans cette configuration varie son courant (Imo) pour produire une constante VREF.
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La dissipation de courant et de puissance dans R1 ne dépendent que de la tension d'alimentation. Le courant de charge n'a pas d'effet, parce que la somme des courants par charge et référence est constante:
Les conditions les plus défavorables sont la tension d'alimentation maximale et sans charge:
R1 = résistance externe
I_R1 = courant traversant R1
P_R1 = dissipation de puissance dans R1
P_SHNT = puissance dissipée dans la référence shunt
Vmin = tension d'alimentation minimum
Vmax = tension d'alimentation maximale
Vref = tension de sortie de référence
Imo = minimal de référence opérationnel courant
ILmax = courant de charge maximum
WC_I_ R1 = courant pire cas par R1
WC_P_R1 = pire des cas, la dissipation de puissance dans R1
WC_P_SHNT = pire des cas, la dissipation de puissance en référence shunt.
Exemple 1: basse tension, charge constante Dans cette application portable, le paramètre le plus critique est faible dissipation d'énergie. Voici les spécifications:
Nous avons limité la recherche de deux parties:
MAX6029 Reference Series
Totale dissipation de puissance est donc 18.3μW.
La partie préférée pour cette application est la référence de dérivation MAX6008, parce que sa dissipation de puissance est 18.3μW (vs 21.8μW pour la référence de la série MAX6029). Cet exemple illustre l'effet important de variation d'alimentation sur la conception. Dans un premier temps il est apparu que la référence de dérivation avait un énorme avantage avec son courant de fonctionnement minimum 1μA, mais pour garantir un fonctionnement dans des conditions plus défavorables du courant d'exploitation a dû être augmenté à 4.4μA. Toute variation de la tension d'alimentation supérieure à celle spécifiée dans ce cas (3.0V à 3.6V) exigerait l'utilisation d'une référence de série.
Exemple 2: basse tension, charge variable
Cet exemple est similaire à l'exemple 1, mais avec un petit changement dans le cahier des charges. Au lieu d'une charge 1μA constante, cette charge tire alternativement 1μA pour 99 miIliseconds, puis 1mA pour 1 milliseconde:
Nous considérons les mêmes deux parties:
MAX6029 Reference Series
Iq = 5.75μA
C_P_SER = (Vmax - Vref) ILmax + (Vmax X Iq)
WC_P_SER (1mA IL) =
(3,6V - 2,5V) 1mA + (3,6V x 5.75μA) =
1.12mW (1% du temps).
WC_P_SER (1μA IL) =
(3,6V - 2,5V) 1μA + (3,6V X 5.75μA) =
21.8μW (99% du temps).
Moyenne dissipation de puissance = 1.12mW x + 1% 21.8μW x 99% = 32.78μW.
Moyenne dissipation de puissance est
2.42mW x 1% + 1% 2.5μW x + x 2.42mW 99% + 99% x 2,5 mW
= 4.895mW.
Comme vous pouvez le voir, la dissipation de puissance moyenne dans la référence shunt est plus de 100 fois plus élevé que dans la référence de la série. Pour les applications où le courant de charge est très variable, une référence de la série est généralement le meilleur choix.
A propos de l'auteur
James est un Hörste Field Applications Ingénieur avec Maxim Integrated Products Inc. Sunnyvale, CA.