Есть ли хорошая топология для разделения блока питания постоянного тока на несколько LM2576 и LM2577?

Я не собираюсь пытаться получить здесь полный ответ. Полный дизайн был бы сумасшедшим в качестве ответа. (Не то, чтобы я не был сумасшедшим. Потому что я сумасшедший. Просто я не настолько сумасшедший.)

Я бы начал с базовой поведенческой модели, подобной следующей:

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}

Здесь вы можете видеть, что разделитель рельсов предшествует всему. Вы можете получить микросхему для этого, но она не будет иметь больших возможностей привода. Таким образом, вы также можете создать свой собственный (мое мнение). Остальной материал, который я добавил в конце, предназначен для «донесения идеи» о том, что произойдет потом, если вы будете оставаться простым, линейным и избегать переключателей. Это не будет эффективно. Но его легко разработать и начать работать, и вы можете найти десятки похожих дизайнов. Но это НЕ задумано как фактический дизайн. Например, вам могут понадобиться обходные транзисторы вокруг коробок линейного регулятора. А двойной трекер — это просто функциональный блоб, который тоже нуждается в разработке. Но это передает идею?

Конечно, вы можете воспроизвести двойной трекер и линейные секции для любого количества направляющих. Это просто еще один материал (который может взаимодействовать — о, хорошо.)

Аранжировка Шиклаи не сильно отличается от той, которую можно использовать для усилителя мощности звука. Это будет выглядеть примерно так:

^{смоделируйте эту схему}

Здесь основная идея заключается в том, что у вас есть ссылка на «среднюю точку». Это могут быть либо два простых резистора ($R_7$и$R_8$) или еще какая-нибудь микросхема разветвителя рельсов, если хотите. Если вы не используете микросхему разветвителя шины, вы также можете добавить конденсаторы, возможно, самозагруженные, чтобы сделать пару резисторов более жесткой. Но начните с этой идеи как есть и позаботьтесь об улучшениях позже (новые вопросы?)

Операционный усилитель предназначен для управления 2-квадрантным драйвером питания Шиклаи, чтобы поддерживать заземление в средней точке напряжения. Если что-то прикреплено к$+15\:\text{V}$рельс потребляет больше тока на мгновение, затем этот ток будет тянуть вверх по опорной земле больше, чем раньше. Операционный усилитель увидит, что это заставляет землю казаться немного выше, чем напряжение в средней точке (значение, присутствующее на его неинвертирующем входе), и отреагирует, снизив свой выход и, таким образом, пропуская больший ток через секцию Шиклаи нижнего квадранта и, таким образом, оттягивая землю туда, где она должна быть. ($R_9$предназначен для того, чтобы помочь сбалансировать проблемы тока смещения с операционным усилителем.)

значения$R_1$и$R_4$очень малы. Вы не хотите, чтобы на них было больше нескольких десятых вольта при полном выходном токе (что все равно будет значительной потерей мощности). Они там, среди прочего, по тепловым причинам. Но и здесь операционный усилитель может сильно помочь. Так что просто вставьте их и ожидайте немного изменить ситуацию, пока вам не понравится результат. (Я не хочу тратить много времени на эту тему.)

Вам придется разработать способ обеспечения источника тока в$V_{BE}$множитель. Кроме того, я не показываю метод настройки значения$V_{BE}$множитель, но вам понадобится какой-то метод (переменный резистор или просто настройка, пока он не будет правильным).$V_{BE}$мультипликатор - это отдельная тема. Ему нужен коллекторный резистор, который не часто показывается при поиске в Интернете, чтобы иметь дело с тепловой компенсацией и компенсацией раннего эффекта. Так это еще вопрос, наверное? (Опять же, я не хочу тратить много времени на эту тему.)

$R_3$и$R_6$не часто важны, но могут составлять сто Ом или около того. Иногда они являются частью системы ограничения тока, которая здесь не показана. Вы можете удалить их полностью.$R_{10}$и$R_{11}$конечно, являются эмиттерным вырождением, но на самом деле делают больше с точки зрения противодействия некоторым тенденциям к ВЧ-колебаниям. Опять же, вы часто можете просто удалить их.

Наконец, мы добираемся до Шиклая. Для этого необходимо рассчитать стоимость$R_2$и$R_5$. Во-первых, вам нужно вычислить желаемый ток покоя для работы. Это должно быть примерно:

Где$A$— коэффициент, устанавливающий соотношение между максимальным и минимальным током коллектора для$Q_2$и$Q_4$. Это важно, потому что$V_{BE}$изменяется в зависимости от тока коллектора. И в идеальном мире вы бы НЕ хотели, чтобы$V_{BE}$вообще не зависит от тока коллектора. Плохо то, что он сильно меняется в зависимости от температуры.

The $V_{BE}$умножитель будет, если правильно спроектирован и термически подключен к$Q_2$и$Q_4$, довольно хорошо отслеживаются и обеспечивают относительно стабильное значение тока покоя независимо от температуры. Но пытаетесь сделать тот, который также отслеживает изменения тока нагрузки ?? Это было бы безумно сложно для таких целей. Вы НЕ хотите идти туда.

Таким образом, вам НЕ нужны большие вариации$V_{BE}$в$Q_2$и$Q_4$токи перегрузки в$Q_1$и$Q_3$. Это означает, что вам не нужны большие изменения токов их коллекторов. И это означает, что вы хотите это причудливое соотношение$A$быть относительно небольшим. К счастью,$Q_2$и$Q_4$будет иметь около 100% нагрузки по току покоя, но только$\frac{I_{PEAK}}{\beta_{PEAK}}$при пиковом токе нагрузки. (см. примечание о$\beta_{PEAK}$и$I_{PEAK}$в конце.)

(Что$V_{BE}$умножитель BJT должен быть термически связан с$Q_2$и$Q_4$, но не обязательно$Q_1$и$Q_3$. Это еще одна веская причина для договоренности Шиклаи над Дарлингтоном.)

Если вы установите ток покоя 2-квадрантной системы на некоторое значение, то$Q_1$и$Q_3$будет «в основном ВЫКЛ», и этот ток покоя будет в основном присутствовать в$Q_2$и$Q_4$. Но при полном токе($I_{PEAK}$), вам бы хотелось, чтобы их коллекторные токи не слишком сильно менялись при обработке базовых токов для$Q_1$и$Q_3$. Поскольку$V_{BE}$будет различаться примерно$\frac{n k T}{q}\cdot\operatorname{ln}\left(A\right)$. Если вы установите$A=5$или так, это означает только$42\:\text{mV}$изменять. И это терпимо.

Значение$\Delta V_{BE}$в приведенном выше уравнении можно принять как все, что вы хотите между примерно$80-120\:\text{mV}$. Обычно я быстро просматриваю таблицы данных, но в вашем случае я бы рекомендовал использовать$100\:\text{mV}$и называя это хорошим. Это$60\:\text{mV}$за десятилетие изменения тока и я думаю$100\:\text{mV}$покрывает более чем достаточно здесь.

Вы получаете значение для$V_{BE_{PEAK}}$просмотрев техпаспорт на$Q_2$и$Q_4$при их максимальном токе коллектора (который будет поставлять базовые токи для$Q_1$и$Q_3$в$I_{PEAK}$.) Некоторые силовые транзисторы будут иметь более низкие значения, чем некоторые маломощные сигнальные устройства. Но это всего лишь поиск по диаграмме, несмотря ни на что. Если вы не знаете и/или не хотите смотреть, вы можете просто подключить что-то вроде$750\:\text{mV}$и назовите это днем. Это не ракетостроение.

Как только у вас есть$I_Q$, то номиналы резисторов равны$R=R_2=R_5=\frac{V_{BE_{PEAK}}-\Delta V_{BE}}{I_Q}$.

Очевидно,$I_{PEAK}$это токи наихудшего случая, с которыми вы ожидаете справиться. Установите его соответствующим образом. Также,$\beta_{PEAK}$это значение, которое вы найдете для транзисторов, используемых в качестве$Q_1$и$Q_3$при подаче$I_{PEAK}$, а не значения для$Q_2$и$Q_4$.

Позже вам нужно будет настроить$V_{BE}$множитель, чтобы получить значение$I_Q$правильно устроен. Вы можете измерить это, посмотрев на напряжение на$R_1$или$R_4$(или оба, я полагаю, последовательно.) Кстати, это еще одна причина для включения этих двух резисторов.

Наконец,$V_{BE}$множитель должен быть разработан и настроен так, чтобы он имел параболическую реакцию напряжения на температуру в диапазоне температур, которые вы хотите поддерживать. Именно здесь вступает в силу тот коллекторный резистор, о котором я упоминал. А это уже совсем другой процесс с новыми соображениями. Можно, конечно, просто подключить$V_{BE}$и отрегулируйте его и полностью игнорируйте биты термостабильности и раннего эффекта. Вы будете выживать. Но чтобы сделать все правильно с дискретными частями, даже этот лакомый кусочек внутри этой схемы может быть своего рода головной болью.

Вывод$I_Q$уравнение, возможно, для другого дня...