有助于無線探頭測量感應式電源的低功耗電壓-頻率轉換器
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為執(zhí)行長期監(jiān)視任務的便攜式遙測系統(tǒng)供電,向人們提出了有趣的設計挑戰(zhàn)。電池不適合于某些關鍵性應用,且在這些環(huán)境中,設計人員一般用無線感應鏈路來傳輸功率與數(shù)據(jù)。感應鏈路由一個驅動固定初級線圈的射頻發(fā)射器與一個為便攜式裝置提供電源的松耦合次級線圈組成。對設計工程師來說,測量發(fā)射功率相當重要,因為它會限制設計人員可包含至便攜式裝置中的電路數(shù)量。但不幸的是,傳統(tǒng)測試設備不適合執(zhí)行該任務,因為標準電壓探頭會拾取初級線圈上感應的噪聲,且在某些應用中,便攜式裝置密封在一個不能接入電纜或探頭的小盒子中。 本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/7856.htm 圖1所示電路可減少噪聲效應,因其VFC(電壓-頻率轉換器)可產(chǎn)生對噪聲進行積分或取平均的PPM(脈沖位置調(diào)制)輸出信號VOUT。此外,該設計還利用“負載調(diào)制”來消除有線連接。當PPM信號驅動MOSFET開關Q1時,開關會連接一個由D2及次級線圈LS兩端的串聯(lián)電阻器RSF及RSV組成的附加負載網(wǎng)絡。負載調(diào)制接收器連接至初級線圈并恢復PPM信號。當您用表面貼裝元件來構建時,VFC電路僅占用238 mm2的電路板面積。 為了解該電路的工作原理,我們假設一個125kHz的正弦磁場在次級線圈LS中感應出大約4V ~ 16V的電壓。為提高功率轉換效率,LS與CS構成一個負載系數(shù)QL大約為8的125kHz調(diào)諧回路。肖特基二極管D1對LS中感應的電壓進行整流,而C1則提供低通濾波。所得直流電壓VX為低壓差穩(wěn)壓器IC1供電,而IC1又給VFC IC2和負載電阻器RLF與RLV提供恒定的3V。微調(diào)電位器RLV將輸出電流設定為2.5mA ~13.5 mA。 低壓差穩(wěn)壓器與VFC的總耗電流為數(shù)十微安,與輸出電流相比可忽略不計。因此,IIN近似等于IL。下面公式1表示感應式電源所產(chǎn)生的直流輸出功率: (公式1) 式1顯示的輸出電流為常數(shù),故直流輸出功率PX與直流輸出電壓VX成正比。在通過RLV設置已知的初始輸出電流的調(diào)整后,您即可通過測量由VFC數(shù)字化的傳輸直流電壓來測試感應式電源的輸出能力。為減少功耗、元件數(shù)與印制電路板面積,可用一個由RC、RD及C5組成的簡單無源積分網(wǎng)絡來取代構成典型VFC輸入級的傳統(tǒng)運放積分器。 VFC產(chǎn)生一個上升沿斜率與積分電容器C5兩端的電壓VX成正比的恒定幅度鋸齒波電壓。當電容器兩端電壓達到一個高參考電壓時,開關Q2迅速將電容器放電至一個低參考電壓。此動作產(chǎn)生一個頻率與輸入電壓VX成正比的自由振蕩波形。一個由比較器IC2、正向反饋網(wǎng)絡R1、R2與C3、以及電源電壓分配器R3、R4、C4組成的同相施密特觸發(fā)器,定義了高、低電平參考電壓,如公式2及公式3所示: (公式2) (公式3) |
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