Memahami catu daya sirkuit dasar CS5463

Saya mencoba untuk menempatkan fungsional chip CS5463 menggunakan contoh sirkuit pada halaman 41 dari lembar data (terlampir di bawah):

Saat ini, saya sedang mengerjakan bagian atas dari rangkaian, yang merupakan sumber daya IC. Saya telah menjalankan beberapa simulasi pada Multisim dan, tampaknya, bagian ini sepenuhnya berfungsi. Tetapi sebelum melanjutkan ke bagian lain dari rangkaian saya ingin memahami untuk apa setiap komponen ada. Saya melakukan penelitian sehingga saya tidak datang dengan tangan kosong.

• The 470 nFkapasitor: apakah kapasitor decoupling, yang menyaring kemungkinan sinyal DC dari power line? Saya tidak dapat mengekstrak informasi ini dari simulasi saya. Saya mendapat kesan bahwa ia melakukan sesuatu yang lain ...

• The 500 ohmsresistor secara seri dengan kapasitor disebutkan sebelum ... Apakah limiter arus sederhana? Dugaan saya adalah ya, benar, dan fungsinya untuk membatasi arus dari siklus negatif dari saluran listrik.

• Dari simulasi, saya telah belajar bahwa kapasitor dan resistor secara seri terkena tegangan besar. Kapasitor, misalnya, terkena tegangan hingga 295 Volts(jaringan listrik saya aktif 220 Volts RMS). Apakah ada kapasitor urutan nanofarad yang dapat menangani sebanyak itu?

• Tentang dioda: yang pertama ada di sana untuk menutup rangkaian pada siklus negatif. Tujuan kedua adalah untuk mencegah jaringan listrik mengalirkan energi yang tersimpan pada 470nFkapasitor ketika jaringan listrik berada pada siklus negatif.

• The 470nFkapasitor: adalah komponen yang biaya energi dari siklus positif dari jaringan listrik untuk melepaskan pada siklus negatif.

• Dioda Zener: berfungsi sebagai pengatur tegangan, menjaga voltase tetap hidup, kira-kira 5 Volts,.

• The 500 ohmsresistor sebelum dioda Zener: menciptakan perbedaan tegangan antara 470uFkapasitor dan dioda Zener ketika ketegangan dimuat pada kapasitor lebih besar dari satu dioda zener memegang (sekitar 5 Volts).

Apakah hipothesys saya benar?

• The 0.1 uFkapasitor: akan mereka by-pass capacitors? Apakah mereka berfungsi sebagai "tanah virtual" untuk sinyal AC?

• Mengapa ada 10 ohmsresistor antara pin sumber VA + dan VD +? Mengapa pin ground AGND dan DGND mengalami hubungan pendek?

• Saya memilih 1N4733Auntuk menjadi dioda Zener. Apakah itu komponen yang mudah ditemukan (toko lokal)? Apakah ada saran lain?

Komponen yang Anda sebutkan bergabung untuk membentuk pasokan transformerless sederhana untuk IC. Ini sangat umum di sirkuit seperti itu.

Kapasitor 470nF dan 500Ω menghadirkan impedansi yang diatur ke tegangan listrik dan membatasi arus. Alasan mengapa resistor tunggal tidak digunakan adalah karena resistor harus membuang sedikit daya untuk melakukan hal ini, sedangkan kapasitor tidak menghilangkan daya apa pun (atau sangat sedikit untuk tutup yang tidak ideal)

Kami dapat menunjukkan ini dengan melihat angka:

Dengan asumsi frekuensi listrik 50Hz, kita dapat menghitung impedansi kapasitor:

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

Untuk mengetahui impedansi total, kami melakukan:

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

Jadi arus puncak melalui kapasitor 470nF dan resistor 500Ω adalah:

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

RMS saat ini akan $45.8mA \times 0.707 = 32.4mA$

Karena itu resistor akan menghilang:

$({32.4mA})^2 \times 500\Omega = 520mW$ - tidak terlalu banyak, resistor 1W atau 2W akan menangani ini.

Katakanlah kita baru saja menggunakan resistor 6791Ω untuk membatasi arus menjadi 32,4mA, resistor harus menghilang:

$({32.4mA})^2 \times 6791\Omega = 7.1W$, cukup banyak tenaga yang terbuang dan diperlukan resistor yang mahal.

Jadi kami menggunakan topi untuk melakukan pembatasan utama, dan resistor secara seri untuk membatasi arus transien (jika kenaikan waktu transien cepat, maka tutup akan terlihat seperti impedansi yang lebih rendah tetapi resistor akan tetap terlihat seperti 500Ω)

Peraturan

Sisa komponen adalah untuk memperbaiki dan mengatur tegangan, untuk menghadirkan pasokan DC tegangan rendah yang stabil untuk IC.

2 dioda menangani perbaikan, hanya melewati setengah positif dari bentuk gelombang. Ini kemudian dihaluskan oleh kapasitor 470uF, dan kemudian diatur oleh resistor 500Ω kedua dan (mungkin 5.2V) dioda zener.

Jadi seluruh proses terlihat seperti ini (abaikan nomor bagian dioda, LTSpice tidak memiliki 1N4002 atau serupa. Juga saya menggunakan zener 6.2V karena tidak ada zener 5V. Prinsipnya persis sama meskipun):

Simulasi daya aktif (pemberitahuan V (IC) naik ke ~ 6.2V dan tetap di sana):

Bypass caps dan 10Ω resistor

Kapasitor 0.1uF memang kapasitor bypass, ini menghadirkan penyimpanan energi lokal untuk permintaan arus frekuensi tinggi.
Dikombinasikan dengan penutup, resistor 10Ω adalah untuk memisahkan pasokan analog dan digital sampai batas tertentu. Pin ground analog dan digital juga merupakan cara untuk memisahkan arus. Ini biasa terjadi pada IC dengan fungsi analog ke digital atau digital ke analog.

PFMON dan kapasitor 470nF

Kapasitor perlu diberi nilai untuk menangani tegangan listrik. Ada kapasitor yang disebut " kapasitor X " yang disertifikasi khusus untuk digunakan dengan listrik. Berikut ini adalah contoh bagian 0,47 uF 440VAC (mengambil setidaknya 1,5 kali dari nominal listrik adalah ide yang baik)

Pin PFMON mendeteksi peristiwa gangguan daya ketika tegangan pada pin turun di bawah 2.45V. Ini dapat digunakan untuk memberi sinyal mikrokontroler Anda dan mengambil tindakan yang sesuai. Dengan pembagi (input 0,66 kali) ditampilkan, kami dapat menghitung tegangan input tempat ini akan terjadi:

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

Tegangan operasi minimum diberikan dalam datasheet sebagai 3.135V, jadi ini memberikan ruang kepala ~ 0.5V.