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Ecco il circuito inserito Figura 1 da un DI precedente:
Figura 1 Semplice convertitore di tensione locale a basso rumore che può essere utilizzato quando è richiesta una semplice alimentazione negativa di bassa tensione.
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È semplice e la sua efficienza può essere migliorata con un cambiamento molto rapido. Se si fissano entrambi i valori di R1 e R1′ (rendendo fissa anche la potenza in ingresso), la tensione in uscita avrà un estremo sul grafico Eo=Eo(R2). Per facilitare il raggiungimento di questo estremo il circuito di Figura 1 può essere modificato come mostrato in figura 2; qui è possibile modificare il valore di entrambi R2/R2′ con un unico potenziometro (R2).
figura 2 Aggiunta induttanza all’uscita della Figura 1 per migliorare l’efficienza del convertitore.
Ma l’alterazione principale consiste nell’aggiungere l’induttanza L all’uscita. È sufficiente un valore di induttanza piuttosto basso (0,1…1,0 mH). (Questo valore basso potrebbe essere controintuitivo rispetto alla bassa frequenza del multivibratore, che è inferiore a 1 KHz.)
La tensione di uscita negativa aumenta lentamente con l’aumentare dell’induttanza: da -0,36 V @ L=0,1 mH a -0,4 V @ L=1 mH.
Il vantaggio principale sta nell’aumento di circa il 25% della corrente di uscita (tensione). Mentre il circuito in Figura 1 ha la tensione di uscita massima a -0,31 V, il circuito in Figura 2 può fornire più di -0,39 V con lo stesso carico (910 Ω).
Questo aumento è dovuto a… hmmm…vedremo la spiegazione nei commenti…
Il secondo miglioramento riguarda il rumore in uscita: la stessa induttanza L lo diminuisce significativamente: il condensatore di uscita in Figura 2 ha metà della capacità, tuttavia l’ampiezza del rumore in uscita qui è dimezzata.
I valori dei componenti sono: L=0,1…1,0 mH, R1=R1’=5,6 k, R2 =~22 k, C1=C1’=0,1 µF. I condensatori di uscita dovrebbero essere a bassa impedenza.
Il circuito consuma meno di 1,5 mA da +5 V e produce più di -0,39 V su un carico di 910 Ω. Il primissimo circuito (“La fotocellula produce un’uscita pari a zero dell’amplificatore operazionale”) con la stessa corrente di uscita consuma circa 10 volte più energia, ma il suo rumore di uscita è circa 100 volte inferiore.
Con tutti questi circuiti potrebbe esserci però un problema: producono una bassa tensione che non è critica per il sistema host, ma se in qualche modo diminuisce, i risultati saranno distorti e questo può passare inosservato.
Per assicurarsi che venga rilevata qualsiasi caduta di questa tensione, è presente un circuito Figura 3 può essere utilizzata. Può essere utile monitorare la coerenza della potenza in qualsiasi sistema con doppia alimentazione.
Figura 3 Circuito che garantisce che venga rilevata qualsiasi caduta di tensione che potrebbe causare risultati distorti per i convertitori nella Figura 1 e nella Figura 2.
Il LED verde indica “Power Good” e può essere utilizzato come indicatore di “Power On” per l’intero sistema host. I resistori R1, R2 dovrebbero essere stabili almeno all’1%. Il LED dovrebbe accendersi quando la tensione di uscita raggiunge e= -20…-100 mV, a seconda dei parametri del buffer.
Per i valori R1, R2 lasciare:
v1 = Vref + |e|,
v2 = 2,5 + |e|, allora
R1 = R2 * ((v1 / v2) – 1)
Per il riferimento indicato ed e = 50 mV:
R1 = 0,63 * R2,
Ad esempio, R1=38,8 k, R2=62 k. Questi valori potrebbero richiedere una certa regolazione poiché il loro valore totale non può essere troppo basso: la corrente di uscita dovrebbe essere utilizzata con parsimonia. Inoltre, la corrente di ingresso del TL431 ha un’influenza molto maggiore quando la corrente attraverso il partitore di tensione è molto bassa, quindi in questo caso si consiglia un po’ di regolazione. Infine è possibile utilizzare qualsiasi altro riferimento con tensione di uscita superiore a 2,5 V, ma i valori di R1, R2 dovranno essere ricalcolati.
—Peter Demchenko ha studiato matematica all’Università di Vilnius e ha lavorato nello sviluppo di software.
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Il post Utilizzo di un induttore per migliorare un progetto esistente è apparso per la prima volta su EDN.
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