妙用“虛擬遠(yuǎn)端采樣“改善負(fù)載調(diào)節(jié)性能（二）

改良工業(yè)應(yīng)用

VRS 還可以用來簡(jiǎn)化工業(yè)應(yīng)用的系統(tǒng)改良。例如，一對(duì)電源線可用于新設(shè)備，但是負(fù)載端調(diào)節(jié)不符合設(shè)備規(guī)范要求。這時(shí)VRS可以非常容易地用來控制已有電源或穩(wěn)壓器。這比增加另一對(duì)導(dǎo)線來進(jìn)行遠(yuǎn)端采樣或增加負(fù)載端調(diào)節(jié)容易得多、也便宜得多。

提高高密度照明應(yīng)用的效率和光輸出

隨著白熾燈照明的減少，高密度鹵素?zé)羧找媪餍?。鹵素?zé)舻墓ぷ麟妷褐苯佑绊懫涔廨敵?、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(shù)隨標(biāo)準(zhǔn)化燈電壓的變化顯示，在燈端更好地調(diào)節(jié)電壓可節(jié)省能量并延長(zhǎng)燈的壽命。

通常情況下，這些設(shè)備以12V電壓運(yùn)行，但是在電流相對(duì)較大、因此線路壓降也可能相對(duì)較高，負(fù)載端的差異非常容易達(dá)到1V或更高。以11V電壓工作的12V鹵素?zé)舯纫詼?zhǔn)確電壓工作時(shí)少產(chǎn)生25%的光，同時(shí)僅節(jié)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?zé)粢詼?zhǔn)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(tǒng)可以用來保持準(zhǔn)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(tǒng)而言，與標(biāo)準(zhǔn)變壓器相比，能效的優(yōu)勢(shì)可以非常容易抵消更復(fù)雜的DC電源帶來的不便。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(shè)計(jì)在9V至15V的輸入電壓范圍內(nèi)將前燈電壓端保持在12V。它在高達(dá)1?的互連線電阻時(shí)工作良好。使用VRS允許SEPIC轉(zhuǎn)換器放置在遠(yuǎn)離負(fù)載的地方，例如，放置在客艙中，遠(yuǎn)離極端的引擎罩環(huán)境，從而改善可靠性。

圖9：汽車鹵素前燈電源。

住宅和商用活動(dòng)式投射燈照明也受益于VRS。恰當(dāng)調(diào)節(jié)燈電壓的所需要的成本，能夠被更低功耗和更高效率帶來的優(yōu)勢(shì)所抵消。在一串250W的燈上一天可能節(jié)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(shù)那樣取決于電壓)也可受益。VRS允許單個(gè)燈的遠(yuǎn)端電壓調(diào)節(jié)，或?qū)Ψ植荚趩蝹€(gè)電源軌上的幾個(gè)燈提供一階調(diào)節(jié)。

當(dāng)線路長(zhǎng)度以數(shù)英里計(jì)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(cè)井應(yīng)用中，在這類應(yīng)用中，儀器常常用幾千至幾萬英尺長(zhǎng)的電纜連接。

多種應(yīng)用

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

圖10：采用LT4180的全功能VRS線性電源。

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

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

圖13顯示LT4180如何連接到一個(gè)Vicor電源模塊，通過0.5?導(dǎo)線電阻為3.3V/2.5A或5V、2.5A 負(fù)載提供虛擬遠(yuǎn)端采樣。輸出電壓通過改變R3的值進(jìn)行調(diào)節(jié)。標(biāo)稱輸入電壓是48V。VRS通過模塊的微調(diào)引腳產(chǎn)生。這個(gè)設(shè)計(jì)用0.5?的導(dǎo)線電阻和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(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器能從18V至72V的輸入提供3.3V @3A。該轉(zhuǎn)換器為校正0.5?至2?的導(dǎo)線電阻而設(shè)計(jì)。推薦的負(fù)載去耦電容是1000uF。隔離通過T1和光隔離器U3實(shí)現(xiàn)。盡管這個(gè)設(shè)計(jì)中未顯示，但是從LT4180到電源提供一個(gè)光隔離的OSC信號(hào)以實(shí)現(xiàn)同步仍然是可能的。

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

結(jié)論

盡管傳統(tǒng)的兩條導(dǎo)線遠(yuǎn)端采樣方案能在負(fù)載端提供恰當(dāng)?shù)碾妷?，但是仍然存在很多缺點(diǎn)。感測(cè)導(dǎo)線在系統(tǒng)中增加了額外成本，并占用系統(tǒng)的連接器空間。如果感測(cè)導(dǎo)線斷接或損壞，還可能發(fā)生可靠性問題。相比之下，虛擬遠(yuǎn)端采樣系統(tǒng)在負(fù)載端提供極好的調(diào)節(jié)，而且沒有導(dǎo)線連接遠(yuǎn)端采樣的缺點(diǎn)。

與負(fù)電阻等其它補(bǔ)償方法不同，即使線路壓降電阻變化，虛擬遠(yuǎn)端采樣也提供對(duì)輸出的連續(xù)控制。虛擬遠(yuǎn)端采樣校正導(dǎo)線壓降和連接器壓降。虛擬遠(yuǎn)端檢測(cè)電路電源線路上的附加噪聲很容易通過負(fù)載端的電容器消除，而且該電容器總是包含在遠(yuǎn)端采樣系統(tǒng)中。LTC4180可以為IC穩(wěn)壓器以及外購的預(yù)配置離線式電源提供遠(yuǎn)端采樣校正。在電源系統(tǒng)中增加一個(gè)VRS IC的成本通常比放置導(dǎo)線實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端采樣低得多。

LT4180為電源設(shè)計(jì)師提供了一個(gè)寶貴的新工具，可運(yùn)用虛擬遠(yuǎn)端采樣通過電阻性互連線實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的負(fù)載電壓調(diào)節(jié)。虛擬遠(yuǎn)端采樣為簡(jiǎn)化或改善設(shè)計(jì)提供了史無前例的替代方案。LT4180 VRS幾乎可與任何電源或穩(wěn)壓器一起使用：開關(guān)或線性、隔離或非隔離式、同步或非同步式。它具有一個(gè)VRS調(diào)節(jié)電路、欠壓和過壓閉鎖等各種功能以及光隔離器驅(qū)動(dòng)器。

上接：妙用虛擬遠(yuǎn)端采樣改善負(fù)載調(diào)節(jié)性能（一）

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