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具有热折返保护的低噪声,高精度线性电源

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  • 日期: 2020-07-28
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标签: 开关电源

开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。

具有热折返保护的低噪声,高精度线性电源P。  Carniti,L.Cassina,C.Gotti,a)M.Maino和G.PessinaINFN,意大利国家科学院院子米兰核实验室,意大利比科卡广场3,I-20126意大利米兰市和意大利科西嘉分部,米兰大学意大利米兰I-20126米兰科学广场3号比可卡(2016年2月22日接收;  2016年4月18日接受;  2016年5月9日在线发布)低噪音,高精度线性电源设计用于在大功率辐射热计的罕见事件搜索实验中使用。该电路在输入端接受高达±15  V的“噪声”双电源电压,并在输出端提供精确,低噪声和稳定的电压,可以以1.25  V的八个步长在±3.75  V和±12.5  V之间进行设置。当输出设置为±5  V时,在电路设计,组件选择和适当的滤波过程中特别注意会导致噪声频谱密度在1  Hz时为50  nV  /√Hz,在白色时为20  nV  /√Hz。这相当于125  nV  RMS(在0.1  Hz和10  Hz之间为0.8μV峰峰值),在0.1  Hz和100  Hz之间为240  nV  RMS(1.6μV峰峰值)。得益于适当的补偿设计,该电路的电源抑制比(PSRR)在低频时为100  dB,在高频时大于40  dB。校准可以使输出电压的绝对值的精度达到±70  ppm,在±5  V时达到±350μV,并在预期的工作范围内将热漂移降低至±1  ppm  /?C以下。每个输出的最大峰值输出电流约为6A。开发了原始的折返保护方案,该方案动态限制最大输出电流,以将输出晶体管的温度保持在其安全工作范围内。基于ARM  Cortex-M3微控制器的附加卡专用于监视和控制所有电路功能,并通过CAN总线提供远程通信。由AIP  Publishing发布。

A  low  noise  and  high  precision  linear  power  supply  with  thermalfoldback  protectionP.  Carniti,  L.  Cassina,  C.  Gotti,a)  M.  Maino,  and  G.  PessinaINFN,  Istituto  Nazionale  di  Fisica  Nucleare  Sezione  di  Milano  Bicocca,  Piazza  della  Scienza  3,I-20126  Milano,  Italy  and  Dipartimento  di  Fisica,  Università  di  Milano  Bicocca,Piazza  della  Scienza  3,  I-20126  Milano,  Italy(Received  22  February  2016;  accepted  18  April  2016;  published  online  9  May  2016)A  low  noise  and  high  precision  linear  power  supply  was  designed  for  use  in  rare  event  searchexperiments  with  macrobolometers.  The  circuit  accepts  at  the  input  a  “noisy”  dual  supply  voltageup  to  ±15  V  and  gives  at  the  output  precise,  low  noise,  and  stable  voltages  that  can  be  set  between±3.75  V  and  ±12.5  V  in  eight  1.25  V  steps.  Particular  care  in  circuit  design,  component  selection,and  proper  filtering  results  in  a  noise  spectral  density  of  50  nV/√Hz  at  1  Hz  and  20  nV/√Hz  whitewhen  the  output  is  set  to  ±5  V.  This  corresponds  to  125  nV  RMS  (0.8  μV  peak  to  peak)  between0.1  Hz  and  10  Hz,  and  240  nV  RMS  (1.6  μV  peak  to  peak)  between  0.1  Hz  and  100  Hz.  The  powersupply  rejection  ratio  (PSRR)  of  the  circuit  is  100  dB  at  low  frequency,  and  larger  than  40  dB  up  tohigh  frequency,  thanks  to  a  proper  compensation  design.  Calibration  allows  to  reach  a  precision  in  theabsolute  value  of  the  output  voltage  of  ±70  ppm,  or  ±350  μV  at  ±5  V,  and  to  reduce  thermal  driftsbelow  ±1  ppm/?C  in  the  expected  operating  range.  The  maximum  peak  output  current  is  about  6  Afrom  each  output.  An  original  foldback  protection  scheme  was  developed  that  dynamically  limits  themaximum  output  current  to  keep  the  temperature  of  the  output  transistors  within  their  safe  operatingrange.  An  add-on  card  based  on  an  ARM  Cortex-M3  microcontroller  is  devoted  to  the  monitoringand  control  of  all  circuit  functionalities  and  provides  remote  communication  via  CAN  bus.  Publishedby  AIP  Publishing. 

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