Понимание основного источника питания CS5463

Я пытаюсь поставить функционал чипа CS5463 , используя пример схемы на странице 41 таблицы данных (прилагается ниже):

Прямо сейчас я работаю над верхней частью схемы, которая является источником питания IC. Я провел несколько симуляций на Multisim и, по-видимому, эта часть полностью функциональна. Но прежде чем перейти к какой-либо другой части схемы, я хочу понять, для чего существует каждый компонент. Я сделал свое исследование, поэтому я не прибыл с пустыми руками.

• 470 nFКонденсатора: является ли разделительный конденсатор, который фильтрует возможный сигнал постоянного тока от линии питания? Я не мог извлечь эту информацию из моих симуляций. У меня сложилось впечатление, что он делает что-то еще ...

• 500 ohmsРезистор последовательно с конденсатором упоминается как раз перед ... Является ли это простой ограничитель тока? Я думаю, что да, это так, и его функция заключается в ограничении тока от отрицательного цикла линии электропередачи.

• Из моделирования я узнал, что этот конденсатор и резистор последовательно выставлены на большие напряжения. Конденсатор, например, подвергается напряжению до 295 Volts(электрическая сеть, на которой я работаю 220 Volts RMS). Существуют ли конденсаторы порядка нанофарад, способные справиться с такой нагрузкой?

• О диодах: первый там, чтобы замкнуть цепь на отрицательном цикле. Вторая цель состоит в том, чтобы препятствовать тому, чтобы электрическая сеть истощала энергию, накопленную на 470nFконденсаторе, когда электрическая сеть находится в отрицательном цикле.

• 470nFКонденсатор: это компонент , который заряжает энергией от положительного цикла энергосистемы для выполнения его отрицательного цикла.

• Стабилитрон: работает как регулятор напряжения, поддерживая напряжение приблизительно 5 Volts.

• 500 ohmsРезистор до диода Зенера: создает разность напряжений между 470uFконденсатором и диодом Зенера , когда загружаемое напряжение на конденсаторе больше , чем один стабилитрон держит (приблизительно 5 Volts).

Правильны ли мои гипотезы?

• В 0.1 uFконденсаторах: будут ли они by-pass capacitors? Будут ли они функционировать как «виртуальная земля» для сигнала переменного тока?

• Почему 10 ohmsмежду контактами источника VA + и VD + имеется резистор? Почему контакты заземления AGND и DGND замкнуты накоротко?

• Я выбрал 1N4733Aстабилитрон. Это легко найти компонент (местные магазины)? Будут ли другие предложения?

Компоненты, которые вы упомянули, объединяются, чтобы сформировать простое бес трансформаторное питание для ИС. Это довольно часто встречается в таких схемах.

Конденсатор 470 нФ и 500 Ом представляют собой установленное полное сопротивление для напряжения сети и ограничивают ток. Причина, по которой один резистор не используется, заключается в том, что для этого ему придется рассеивать достаточное количество энергии, тогда как конденсатор не рассеивает какую-либо мощность (или очень небольшую для неидеальной крышки)

Мы можем продемонстрировать это, посмотрев на цифры:

Предполагая частоту сети 50 Гц, мы можем рассчитать сопротивление конденсатора:

$\dfrac{1} {2 \pi \times 470nF \times 50Hz} = 6772.5 \Omega$

Чтобы определить полное сопротивление, мы делаем:

$\sqrt{6772.5^2 + 500^2} = 6791\Omega$

Таким образом, пиковый ток через конденсатор 470 нФ и резистор 500 Ом будет:

$\dfrac{311}{6791\Omega} = 45.8mA$

Среднеквадратичное значение тока будет$45.8mA \times 0.707 = 32.4mA$

Следовательно, резистор рассеивается:

$({32.4mA})^2 \times 500\Omega = 520mW$ - не слишком много, резистор 1 Вт или 2 Вт с этим справится.

Скажем, мы только что использовали резистор 6791 Ом для ограничения тока до 32,4 мА, резистор должен рассеиваться:

$({32.4mA})^2 \times 6791\Omega = 7.1W$ , достаточно много энергии впустую и нужен дорогой резистор.

Таким образом, мы используем колпачок для основного ограничения и резистор последовательно для ограничения переходного тока (если время нарастания переходного процесса быстрое, тогда колпачок будет выглядеть как более низкий импеданс, но резистор все равно будет выглядеть как 500 Ом)

регулирование

Остальные компоненты предназначены для выпрямления и регулирования напряжения, чтобы обеспечить постоянное низкое напряжение постоянного тока для ИС.

2 диода управляют выпрямлением, пропуская только положительную половину сигнала. Затем он сглаживается конденсатором 470 мкФ, а затем регулируется вторым резистором 500 Ом и (возможно, 5,2 В) стабилитроном.

Таким образом, весь процесс выглядит следующим образом (игнорируйте номера деталей диода, у LTSpice нет 1N4002 или аналогичного. Также я использовал стабилитрон 6,2 В, поскольку нет стабилитрона 5 В. Принцип в точности такой же):

Моделирование при включении питания (уведомление V (IC) поднимается до ~ 6,2 В и остается там):

Крышки байпаса и резистор 10 Ом

Конденсаторы 0,1 мкФ действительно являются обходными конденсаторами, они представляют собой локальный накопитель энергии для высокочастотного тока.
В сочетании с заглушками резистор 10 Ом предназначен для некоторого разделения аналогового и цифрового питания. Аналоговые и цифровые контакты заземления также позволяют разделить токи. Это часто встречается в интегральных микросхемах с аналого-цифровой или цифро-аналоговой функцией.

PFMON и 470nF конденсатор

Конденсатор должен быть рассчитан на напряжение сети. Существуют конденсаторы, называемые « X конденсаторы », которые специально сертифицированы для использования с сетью. Вот пример детали 0,47 мкФ 440 В переменного тока (хорошая идея выбрать как минимум в 1,5 раза больше номинальной сети)

Контакт PFMON обнаруживает событие сбоя питания, когда напряжение на контакте падает ниже 2,45 В. Это может быть использовано для сигнализации вашего микроконтроллера и принятия любых соответствующих мер. С показанным делителем (0,66 от входа) мы можем рассчитать входное напряжение, где это произойдет:

$\dfrac {2.45V} {0.66} = 3.675V$

Минимальное рабочее напряжение указано в техническом паспорте как 3,135 В, так что это дает запас по напряжению ~ 0,5 В.