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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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标签: 开关电源

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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