 |
|
Тема. Логічний елемент або на діодах
Харчування багатьох систем повинно перемикатися між кількома джерелами постійної напруги, наприклад, між мережним AC / DC адаптером, портом USB і вбудованою батареєю. Це перемикання можна виробляти просто вручну, але, звичайно ж, переважно варіант, коли перемикання відбувається автоматично. У простому випадку завдання вирішується за допомогою показаної на рисунку 1 схеми «АБО», зібраної на діодах Шотткі. На жаль, пряме падіння напруга на діодах Шотткі може лежати в діапазоні від 300 до 600 мВ. Через це втрачається зайва потужність, гріється схема, а до споживача доходить меншу напругу.
Малюнок 33.1 Схема « АБО» на діодах Шотткі підключає до навантаження джерело з найбільшим напругою .
Ефективну заміну діодним схемою « АБО» можна зробити , використовуючи P- або N - канальні MOSFET транзистори , відповідний ОУ і кілька пасивних компонентів. Нижче описується така схема , призначена для перемикання позитивних шин харчування. Конструкція з P- канальними MOSFET транзисторами придатна для систем з напругою живлення 3.3 В і вище , у той час , як для схем з меншими напругами і бóльшими струмами , за наявності відповідного джерела зміщення для ОУ , краще підходять N- канальні транзистори .
Позитивний струм у схемі з N- канальними MOSFET транзисторами тече з стоку , а в схемі з P- канальними транзисторами - з витоку . Внутрішній діод транзистора при нормальному режимі на роботу схеми впливу не робить .
Найперша наше завдання при конструюванні схеми - вибір відповідного MOSFET транзистора. Для найгіршого випадку , опір каналу R відкритого транзистора має бути достатньо малим , щоб при максимальному струмі I пряме падіння напруга I × R було настільки низьким , щоб задовольняти вимогам, що пред'являються до конструкції . На транзисторі з опором каналу 0.01 Ом при струмі 5 А падає напруга 50 мВ. Не можна випускати з розгляду та рассеиваемую транзистором потужність , рівну R × I2 , а також , результуюче підвищення температури транзистора.
Друге завдання - вибір операційного підсилювача , здатного працювати від існуючих в системі напруг і адекватно керувати затворами MOSFET транзисторів. Для схеми з P- канальними транзисторами необхідний ОУ з rail - to - rail входами і виходами. Для схеми з N- канальними транзисторами підійдуть багато ОУ , основна вимога до яких - можливість живлення від однополярного джерела . Велике значення , також , має напругу зсуву нуля підсилювача , що позначається VOS . Сумарна ширина вікна ± VOS повинна бути менше , ніж вимагається падіння напруги на MOSFET . Наприклад , якщо потрібно , щоб при повному навантаженні падіння напруги на транзисторі не перевищувало 10 мВ , напруга зсуву використовуваного ОУ має бути ± 5 мВ або краще.
R1/R2 , R11/R12 , і R21/R22 утворюють подільники напруги , що зміщують входи операційних підсилювачів на рівень трохи нижчий , ніж напруги на входах , підключених до контрольованого виходу схеми ( Малюнки 2 і 3). Це зміщення повинно перевищувати власне , вказане в довідкових даних , максимальна напруга зсуву нуля підсилювачів , щоб бути абсолютно впевненим , що в серійних партіях виробів всі ОУ завжди зможуть вимикати MOSFET транзистори при подачі зворотної напруги . Наприклад , в схемі з P- канальними транзисторами і напругою живлення 5 В , резистори R1 і R2 зміщують інвертується вхід ОП на 99.9 % від вхідної напруги , або на 4.995 В. У сталому режимі ОУ управляє включеним MOSFET транзистором таким чином , щоб, з точністю до напруги зсуву , підтримувати однакові напруги на обох входах . У разі ідеального ОУ , з нульовим зміщенням , і при невеликих струмах навантаження , канал MOSFET транзистора лише трохи збагачується , і схема встановлює на ньому пряме падіння напруги 5 мВ. Цей незначний ефект є єдиним недоліком , обумовленим подачею додаткового зміщення допомогою дільника R1 і R2. Якщо опір транзистора занадто велике, і при повному навантаженні напруга на ньому підтримуватися на рівні 5 мВ не може , напруга на виході ОП встановлюється рівним вхідному , і транзистор повністю відкривається .
СРС № 33