Modulación del ancho de pulso (PWM) de márgenes es una técnica sencilla para ajustar la tensión de salida de las fuentes de alimentación. Esta nota de aplicación describe el efecto de la modulación PWM en el ruido de la fuente de alimentación de tensión de salida, la activación y desactivación de PWM, y el impacto del filtro de paso bajo de PWM

PWM márgenes con el MAX34451

13 de mayo 2013

Resumen: Modulación del ancho de pulso (PWM) de márgenes es una técnica sencilla para ajustar la tensión de salida de las fuentes de alimentación. Esta nota de aplicación describe el efecto de la modulación PWM en el ruido de la fuente de alimentación de tensión de salida, la activación y desactivación de PWM, y el impacto del filtro de paso bajo de PWM. El gestor de MAX34451 sistema y la evaluación (EV) kit de MAX15041 se utilizan en esta discusión.

Introducción

El MAX34451 administrador del sistema utiliza modulación salidas digitales de ancho de pulso (PWM) para fuentes de alimentación de margen. PWM de márgenes se lleva a cabo en un bucle cerrado en el que el dispositivo mide la salida de la fuente de alimentación resultante tensión cada vez que se ajusta el ciclo de trabajo de PWM. Las salidas PWM de la MAX34451 operan a 312.5kHz con 8 bits de resolución.

Esta nota de aplicación describe el rendimiento de la modulación PWM de márgenes cuando el MAX34451 está conectado al kit de evaluación MAX15041 (VE), como se muestra en la Figura 1 . Se realizaron varios exámenes claves, los resultados se informan.

Selección de componentes y cambios

El MAX15041 tensión de salida se ha cambiado el valor predeterminado de 3,3 V a 1,8 V, cambiando el resistor R5 en el MAX15041 kit de EV de 45.3kΩ a 19.6kΩ.

Cuando se utiliza el MAX34451 a fuentes de alimentación de margen con las salidas de PWM, la resistencia en serie después de que el filtro de onda PWM (R72 en la Figura 1) debe ser de tamaño adecuado para permitir que la gama de márgenes adecuada. ¿Cómo seleccionar el valor de la resistencia adecuada se detalla en la hoja de datos MAX34451 , así como en la Ecuación 1 a continuación.

PWM "R" = (V _FB - 0,3) / (I _FB × gama de márgenes × 120%)
(Ec. 1)

Donde V _FB es el voltaje de nodo retroalimentación y _FB es el actual nodo de retroalimentación.

En esta nota de aplicación, la Ecuación 1 se calcula como:

PWM "R" Valor = (0,606-0,3) / (60.8μA x 5% x 120%) = 84kΩ
(Ec. 2)

Donde V _FB es 0.606V (es decir, la tensión de realimentación para el MAX15041), I _FB = 1,8 V / (10k + 19.6kΩ) = 60.8μA, y la gama de márgenes de ± 5%.

Para más detalles sobre la operación de ajuste de márgenes PWM, consulte la hoja de datos MAX34451 .

Figura 1. PWM márgenes configuración de prueba.

V _SALIDA ruido con PWM Margen por

Una de las principales preocupaciones con el uso de PWM de márgenes es el efecto que los pulsos digitales PWM tienen en el ruido de la fuente de alimentación de tensión de salida resultante. El filtro de paso bajo de PWM (4.7kΩ y 10nF) usada en estos ensayos es de unos 14 constantes de tiempo de la frecuencia PWM 312.5kHz. Figura 2 muestra la fuente de alimentación de tensión de salida ondulación ruido sin ajuste de márgenes aplicada y cuando la fuente de alimentación fue marginado de alto y baja en un 5%. Se utilizó una escala de 50 mV para ampliar cualquier ondulación resultante. Como se muestra, la gran constante de tiempo proporcionado por el filtro de paso bajo de PWM y la gran desacoplamiento proporcionado por la serie 84kΩ resultado resistencia en muy poco ruido adicional que se añade a la tensión de salida de la fuente de alimentación.

Figura 2. V _SALIDA ruido con y sin ajuste de márgenes PWM aplicada.

V _SALIDA Respuesta Al Margen por PWM se activa y desactiva

Cuando la salida PWM está activada, las transiciones de alta impedancia a un ciclo de trabajo fijo, que es programable. Enla Figura 3 , el ciclo de trabajo inicial se fijó a 2Fh o 47 decimal. Este valor se eligió debido a que el voltaje de retroalimentación de la MAX15041 es 0.606V y la tensión de alimentación a la MAX34451 era 3,3 V (0.606V/3.3V = 0,1836 × 256 = 2Fh). Más detalles se pueden encontrar en la hoja de datos MAX34451 .

Figura 3. V _SALIDA respuesta cuando PWM de márgenes está activada.

Cuando la señal PWM está activado, la tensión de filtro de onda PWM está cerca de la tensión de realimentación nominal en el MAX15041, que es 0.606V. A medida que el ciclo de trabajo PWM disminuye desde el valor inicial, se disminuye la tensión de rizado, que tira de corriente desde el nodo de retroalimentación en el MAX15041. Tirar de corriente desde el nodo de realimentación hace que el voltaje de salida de fuente de alimentación para aumentar. El MAX34451 continúa ajustando el ciclo de trabajo de PWM mientras se monitoriza constantemente la tensión de salida de la fuente de alimentación (V _SALIDA ) para obtener el nivel requerido de márgenes.

La figura 4 muestra el resultado en V _SALIDA márgenes cuando se desactiva, tanto desde el estado alto margen y un estado de bajo margen.

La Figura 4. V _SALIDA respuesta cuando PWM margining está desactivado.

Efecto del filtro de paso bajo de PWM en el V _SALIDA encendido Respuesta

El filtro de paso bajo de PWM requerida puede afectar diseños de fuentes de alimentación con rápido (<1 ms) rampas de voltaje de salida. Figura 5 muestra la fuente de alimentación de tensión de salida resultante (V _SALIDA ) sobreimpulso con una rampa rápida. En esta nota de aplicación, C7 en el kit de EV MAX15041 se establece en 10nF. Cuando la rampa de la tensión de salida de fuente de alimentación se redujo mediante el cambio de C7 a 33nF, el exceso se elimina.

Figura 5. V _SALIDA respuesta durante el encendido con filtro PWM instalado.

Conclusión

La fuente de alimentación Voltaje de la operación-margining PWM del administrador del sistema MAX34451 es eficaz y fácil de implementar. Sólo el valor de una sola resistencia necesita ser determinado para poner en práctica el diseño del hardware. La señal PWM tiene muy poco impacto en la integridad de la tensión de salida de la fuente de alimentación. Sin embargo, rápidas rampas de la fuente de alimentación pueden presentar exceso.