ZHCAD63 September   2023 AMC1300 , AMC1300B-Q1 , AMC1301 , AMC1301-Q1 , AMC1302 , AMC1302-Q1 , AMC1311 , AMC1350 , AMC1351

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1引言
  5. 2自举电源设计
    1. 2.1 选择电荷泵电容器
    2. 2.2 在 TINA-TI 中仿真
    3. 2.3 使用 AMC1311-Q1 进行硬件测试
  6. 3总结
  7. 4参考资料

在 TINA-TI 中仿真

GUID-20230901-SS0I-R4QM-LB1V-XJTX7WNCK1GK-low.png图 2-3 仿真模型

VS1 是 LDO 的输出,VG1 用于仿真 PWM 信号,而 IS1 仿真隔离式放大器的负载消耗。由于 VS1 为 6V 且二极管两端的压降为 300mV,因此自举电路的最大输出为 5.4V。VG1 以 50% 的占空比提供 20kHz、50Vpp 的 PWM 信号。C1 在四个不同的电容器值之间逐个切换。

GUID-20230901-SS0I-3ZDH-ZHP0-FJBHWF8D81ZH-low.png图 2-4 比较电容器值
表 2-1 使用不同电容器时的稳态输出电压
电容器值 (µF) 稳态纹波 (mV) 平均稳态值 (V)
3.3 53.6 5.215
4.7 37.7 5.200
6.8 25.8 5.215
10 17.7 5.215

图 2-4 展示了使用同一 PWM 信号时的四种不同电容器值。表 2-1 展示了采用不同电容器时的稳态输出电压。请注意,理论上,电容器无法达到 5.4V 的最大稳态值。但是,随着纹波减小,启动时间明显增加。当电容器值为 4.7μF 时,该信号可以在启动时间和纹波之间取得良好的平衡。

自举电路的启动时间和稳态纹波还取决于输入 PWM 信号的频率和占空比。我们可以通过将 C1 设置为单个值并更改 VG1 生成的 PWM 信号,在仿真中观察到这一点。

GUID-20230901-SS0I-RNJX-CRXR-S40W75833LCD-low.png图 2-5 更改 PWM 频率
表 2-2 不同频率下的启动时间和稳态电压
PWM 频率 (kHz) 稳态纹波 (mV) 平均稳态值 (V)
10 75.1 5.190
20 37.7 5.200
50 14.7 5.200

C1 为 4.7μF,PWM 信号幅度为 50VPP 且占空比为 50%。频率对输出纹波的影响要大得多,而不会对启动时间和平均稳态产生太大的影响,如表 2-2 所示。

GUID-20230901-SS0I-GBJN-T82J-JJBTVWGXDS4T-low.png图 2-6 更改 PWM 占空比
表 2-3 不同占空比下的启动时间和稳态电压
PWM 占空比 稳态纹波 (mV) 平均稳态值 (V)
20% 14.7 5.245
50% 37.7 5.200
80% 59.9 5.070

C1 为 4.7μF,PWM 信号幅度为 50VPP 且频率为 20kHz。启动时间和平均输出受到的影响要大得多,如图 2-6表 2-3 所示。

纹波太大会影响隔离式放大器的性能,因为电源弹跳可能会导致输出共模误差。但是,在放大器达到放大器高侧电源的最小建议值之前,无法验证隔离式放大器是否可以精确测量 DUT。对于在系统参数范围内设计有效的自举电路,了解预期的 PWM 输出信号至关重要。但是,选择 4.7μF 电容器的前提是:PWM 信号的占空比为 50%,频率为 20kHz(请参阅节 2.1),以便根据 PWM 信号特性调节最小电容(请参阅方程式 4)。