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ups不間斷電源在線式ups的管理
2024-07-18
幾乎所有電源都采用半導(dǎo)體來提供穩(wěn)定的輸出電壓。如果電源具有交流輸入，則將其整流為直流電壓。電源轉(zhuǎn)換器 IC 接受直流輸入并產(chǎn)生直流輸出或控制外部電源輸出半導(dǎo)體開關(guān)以產(chǎn)生直流輸出。當(dāng)其輸出電壓反饋到使電壓保持恒定的電路時，它就是電壓調(diào)節(jié)器。如果輸出電壓趨于上升或下降，反饋會使輸出保持不變。
電源轉(zhuǎn)換器可以作為開關(guān)模式或線性電路運行。在線性配置中，控制晶體管始終會耗散功率，可以使用低壓差穩(wěn)壓器 (LDO) 來最大限度地降低功率，即使輸入和輸出之間的電壓差相對較低，LDO 也能正確調(diào)節(jié)。LDO IC 的電路比開關(guān)模式 IC 更簡單，產(chǎn)生的噪聲更少(無開關(guān))，但受到電流處理和功率耗散能力的限制。一些 LDO IC 的額定電流約為 200mA，而其他 LDO IC 最多可處理約 1A。
LDO IC 的效率可能為 40-60%，而開關(guān)模式 IC 的效率可高達(dá) 95%。開關(guān)模式拓?fù)涫乔度胧较到y(tǒng)的主要方法，但 LDO 也可用于某些應(yīng)用。
低壓差 (LDO) 線性穩(wěn)壓器
LDO 線性穩(wěn)壓器通常用于需要低噪聲電源的系統(tǒng)，而不是可能擾亂系統(tǒng)的開關(guān)穩(wěn)壓器。LDO 還可用于穩(wěn)壓器必須在輸入電源電壓和輸出負(fù)載電壓之間有較小差異的情況下保持穩(wěn)壓的應(yīng)用，例如電池供電系統(tǒng)。它們的低壓差和低靜態(tài)電流使它們非常適合便攜式和無線應(yīng)用。帶有片上功率 MOSFET 或雙極晶體管的 LDO 通常提供 50 至 500mA 范圍內(nèi)的輸出。
LDO穩(wěn)壓器工作在線性區(qū)，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖7-1所示。作為基本的穩(wěn)壓器，其主要元件是串聯(lián)傳輸晶體管(雙極晶體管或MOSFET)、差分誤差放大器和精密電壓基準(zhǔn)。
在基本 LDO 中，差分誤差放大器的一個輸入(由電阻器 R1 和 R2 設(shè)置)監(jiān)控輸出電壓的百分比。另一個誤差放大器輸入是穩(wěn)定的電壓參考 (V REF )。如果輸出電壓相對于 VREF 增加，差分誤差放大器會改變傳輸晶體管的輸出以保持恒定的輸出負(fù)載電壓 (V OUT )。
LDO 的關(guān)鍵運行因素是其壓差、電源抑制比 (PSRR) 和輸出噪聲。低壓差是指輸入和輸出電壓之間的差值，允許 IC 調(diào)節(jié)輸出負(fù)載電壓。也就是說，LDO 可以調(diào)節(jié)輸出負(fù)載電壓，直到其輸入和輸出在壓差電壓下相互接近。理想情況下，壓差應(yīng)盡可能低，以最大限度地降低功耗并最大限度地提高效率。通常，當(dāng)輸出電壓降至低于其標(biāo)稱值的 100mV 時，即認(rèn)為已達(dá)到壓差。負(fù)載電流和傳輸晶體管溫度會影響壓差電壓。
LDO 的內(nèi)部電壓基準(zhǔn)是一個潛在的噪聲源，通常以特定帶寬上的微伏 RMS 表示，例如 1 至 100 kHz 的 30 µV RMS。這種低電平噪聲引起的問題比開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器的開關(guān)瞬變和諧波要少。在LDO 有一個(電壓基準(zhǔn))旁路引腳，用于通過接地電容過濾基準(zhǔn)電壓噪聲。添加數(shù)據(jù)表指定的輸入、輸出和旁路電容通常會導(dǎo)致無問題的噪聲水平。
它們的操作考慮因素包括所施加輸入電壓的類型和范圍、所需的輸出電壓、最大負(fù)載電流、最小壓差、靜態(tài)電流、功率耗散和關(guān)斷電流。
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