Hiểu về nguồn cung cấp mạch cơ bản của CS5463

Tôi đang cố gắng đặt chức năng chip CS5463 bằng cách sử dụng mạch ví dụ trên trang 41 của biểu dữ liệu (dưới đây):

Ngay bây giờ, tôi đang làm việc ở phần trên cùng của mạch, đó là nguồn năng lượng IC. Tôi đã chạy một số mô phỏng trên Multisim và rõ ràng, phần này hoàn toàn hoạt động. Nhưng trước khi tiếp tục một số phần khác của mạch, tôi muốn hiểu mọi thành phần là gì. Tôi đã thực hiện nghiên cứu của mình vì vậy tôi đã không đến tay không.

• Các 470 nFtụ điện: nó là một tụ tách rời, lọc một tín hiệu DC có thể từ đường dây điện? Tôi không thể trích xuất thông tin này từ mô phỏng của mình. Tôi có ấn tượng rằng nó làm một cái gì đó khác

• Các 500 ohmsđiện trở nối tiếp với các tụ điện được đề cập ngay trước khi có phải là một bộ giới hạn dòng đơn giản? Tôi đoán là có, và nó có chức năng của nó là giới hạn dòng điện từ chu kỳ âm của đường dây điện.

• Từ các mô phỏng, tôi đã học được rằng tụ điện và điện trở nối tiếp này tiếp xúc với điện áp lớn. Các tụ điện, ví dụ, tiếp xúc với căng thẳng lên đến 295 Volts(lưới điện tôi đang bật 220 Volts RMS). Có bất kỳ tụ điện nào theo thứ tự của nanofarad có thể xử lý nhiều như vậy không?

• Về các điốt: cái đầu tiên ở đó để đóng mạch trên chu kỳ âm. Mục đích thứ hai là ngăn chặn lưới điện tiêu hao năng lượng được lưu trữ trên 470nFtụ điện khi lưới điện ở trên chu kỳ âm.

• Các 470nFtụ: là thành phần chi phí năng lượng từ chu kỳ dương của lưới điện để xả nó vào chu kỳ tiêu cực.

• Các diode Zener: hoạt động như một bộ điều chỉnh điện áp, giữ cho điện áp trên, xấp xỉ , 5 Volts.

• Các 500 ohmsđiện trở trước các diode Zener: tạo ra một sự khác biệt điện áp giữa 470uFtụ điện và diode Zener khi sự căng thẳng được nạp vào tụ điện lớn hơn một diode zener đang nắm giữ (khoảng 5 Volts).

Là hipuitsys của tôi đúng?

• Các 0.1 uFtụ điện: họ sẽ được by-pass capacitors? Chúng có hoạt động như một "mặt đất ảo" cho tín hiệu AC không?

• Tại sao có một 10 ohmsđiện trở giữa các chân nguồn VA + và VD +? Tại sao các chân nối đất AGND và DGND bị ngắn mạch?

• Tôi đã chọn 1N4733Alàm diode Zener. Nó có phải là một thành phần dễ dàng tìm thấy (các cửa hàng địa phương)? Sẽ có những gợi ý khác?

Các thành phần bạn đề cập kết hợp để tạo thành một nguồn cung cấp biến áp đơn giản cho IC. Đây là khá phổ biến trong các mạch như vậy.

Tụ điện 470nF và 500Ω thể hiện trở kháng đặt cho điện áp nguồn và giới hạn dòng điện. Lý do một điện trở duy nhất không được sử dụng là vì nó sẽ phải tiêu tan một chút năng lượng hợp lý để làm điều này, trong khi một tụ điện không tiêu tan bất kỳ công suất nào (hoặc rất ít cho một nắp không lý tưởng)

Chúng ta có thể chứng minh điều này bằng cách nhìn vào những con số:

Giả sử tần số chính là 50Hz, chúng ta có thể tính toán trở kháng của tụ điện:

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

Để tính tổng trở kháng, chúng tôi thực hiện:

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

Vì vậy, dòng điện cực đại qua tụ điện 470nF và điện trở 500Ω sẽ là:

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

Dòng điện RMS sẽ là$45.8mA \times 0.707 = 32.4mA$

Các điện trở do đó sẽ tiêu tan:

$({32.4mA})^2 \times 500\Omega = 520mW$ - không quá nhiều, điện trở 1W hoặc 2W sẽ xử lý ổn.

Giả sử chúng ta vừa sử dụng điện trở 6791Ω để giới hạn dòng điện ở mức 32,4mA, điện trở sẽ phải tiêu tan:

$({32.4mA})^2 \times 6791\Omega = 7.1W$ , khá nhiều năng lượng lãng phí và một điện trở đắt tiền cần thiết.

Vì vậy, chúng tôi sử dụng nắp để thực hiện giới hạn chính và điện trở nối tiếp để hạn chế dòng điện thoáng qua (nếu thời gian tăng của thoáng qua nhanh, thì nắp sẽ trông giống như trở kháng thấp hơn nhưng điện trở vẫn sẽ trông như 500Ω)

Quy định

Phần còn lại của các thành phần là để chỉnh lưu và điều chỉnh điện áp, để cung cấp một nguồn cung cấp DC điện áp thấp ổn định cho IC.

Hai điốt xử lý chỉnh lưu, chỉ vượt qua nửa dương của dạng sóng. Điều này sau đó được làm mịn bằng tụ điện 470uF, và sau đó được điều chỉnh bởi điện trở 500Ω thứ hai và diode zener (có thể là 5,2V).

Vì vậy, toàn bộ quá trình trông như thế này (bỏ qua số phần của diode, LTSpice không có bất kỳ 1N4002 nào hoặc tương tự. Ngoài ra, tôi đã sử dụng zener 6.2V vì không có zener 5V. Nguyên tắc hoàn toàn giống nhau):

Mô phỏng khi bật nguồn (thông báo V (IC) tăng lên ~ 6.2V và vẫn ở đó):

Bỏ qua mũ và điện trở 10Ω

Các tụ điện 0,1uF thực sự là bỏ qua các tụ điện, chúng là một bộ lưu trữ năng lượng cục bộ cho nhu cầu dòng điện tần số cao.
Kết hợp với các nắp, điện trở 10Ω là để tách rời các nguồn cung cấp tương tự và kỹ thuật số ở một mức độ nào đó. Các chân nối đất tương tự và kỹ thuật số cũng là một cách để giữ cho các dòng điện riêng biệt. Điều này là phổ biến trong các IC có chức năng tương tự sang số hoặc kỹ thuật số sang tương tự.

Tụ điện PFMON và 470nF

Các tụ điện cần được đánh giá để xử lý điện áp lưới điện. Có những tụ điện gọi là " tụ điện X " được chứng nhận đặc biệt để sử dụng với nguồn điện. Dưới đây là một ví dụ 0,47uF 440VAC (chọn ít nhất 1,5 lần so với nguồn điện danh nghĩa là một ý tưởng hay)

Chân PFMON phát hiện sự cố mất điện khi điện áp ở chân giảm xuống dưới 2,45V. Điều này có thể được sử dụng để báo hiệu vi điều khiển của bạn và thực hiện bất kỳ hành động thích hợp. Với bộ chia (0,66 lần đầu vào) được hiển thị, chúng tôi có thể tính toán điện áp đầu vào nơi điều này sẽ xảy ra:

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

Điện áp hoạt động tối thiểu được đưa ra trong biểu dữ liệu là 3.135V, do đó, cung cấp khoảng ~ 0,5V.