當(dāng)使用降壓穩(wěn)壓器或線性穩(wěn)壓器等電源時(shí)，它們調(diào)節(jié)設(shè)定電壓以向負(fù)載提供電能。在某些應(yīng)用中，例如，實(shí)驗(yàn)室電源或各種組件連接到較長(zhǎng)電纜的電子系統(tǒng)，由于互連線路上的各種壓降，調(diào)節(jié)電壓在需要的地方并不總是特別準(zhǔn)確。控制精度取決于許多參數(shù)。一個(gè)是負(fù)載需要連續(xù)恒定電流時(shí)的直流精度。還有產(chǎn)生的電壓的交流精度。這取決于產(chǎn)生的電壓在負(fù)載瞬變下的行為。影響直流精度的因素包括所需的基準(zhǔn)電壓源（可能為電阻分壓器）、誤差放大器的行為，以及電源的其他一些影響因素。影響交流精度的關(guān)鍵因素包括所選功率電平、備用電容器以及控制環(huán)路的架構(gòu)和設(shè)計(jì)。

然而，除了所有這些對(duì)產(chǎn)生的電源電壓精度的影響之外，還必須考慮其他影響。如果電源在空間上與要供電的負(fù)載分開，則在調(diào)節(jié)電壓和需要電能的位置之間將存在壓降。該壓降取決于穩(wěn)壓器和負(fù)載之間的電阻。這可以是帶有插頭觸點(diǎn)的電纜，也可以是電路板上的較長(zhǎng)走線。

圖1顯示了電源和負(fù)載之間的電阻。電源產(chǎn)生的電壓可以略微增加，以補(bǔ)償該電阻兩端的電壓損耗。不幸的是，線路電阻兩端產(chǎn)生的壓降取決于負(fù)載電流，即流過(guò)線路的電流。與較低的電流相比，較高的電流會(huì)導(dǎo)致更高的壓降。因此，負(fù)載由相當(dāng)不精確的調(diào)節(jié)電壓提供，該電壓取決于線路電阻和相應(yīng)的電流。

圖1.穩(wěn)壓器與相關(guān)負(fù)載之間的物理距離。

很早就找到了這個(gè)問(wèn)題的解決方案。額外的連接可以平行于實(shí)際的連接線運(yùn)行。開爾文檢測(cè)線測(cè)量電氣負(fù)載側(cè)的電壓。在圖 1 中，這些附加行以紅色顯示。然后將這些測(cè)量值集成到電源側(cè)的電源電壓控制中。這個(gè)概念效果很好，但缺點(diǎn)是需要額外的檢測(cè)引線。這種線通常可以具有非常小的直徑，因?yàn)樗鼈儾粩y帶高電流。然而，在連接電纜中安裝測(cè)量線以獲得更高的電流會(huì)帶來(lái)額外的努力和高成本。

還可以補(bǔ)償電源和負(fù)載之間連接線上的壓降，而無(wú)需額外的一對(duì)檢測(cè)引線。這對(duì)于復(fù)雜電纜復(fù)雜且昂貴的應(yīng)用特別重要，并且產(chǎn)生的EMC干擾很容易耦合到電壓測(cè)試引線中。第二種可能性包括使用專用的線路壓降補(bǔ)償IC，例如LT6110。它插入電壓發(fā)生側(cè)，并在進(jìn)入連接線之前測(cè)量電流。根據(jù)該測(cè)得的電流，然后調(diào)整電源的輸出電壓，以便非常精確地調(diào)節(jié)負(fù)載側(cè)的電壓，而與負(fù)載電流無(wú)關(guān)。

圖2.LT6110 用于調(diào)節(jié)一個(gè)電源輸出電壓，以補(bǔ)償連接線的壓降。

對(duì)于 LT6110 等組件，電源電壓可根據(jù)相應(yīng)的負(fù)載電流進(jìn)行調(diào)整;但是，此調(diào)整需要有關(guān)線路電阻的信息。此信息在許多（但不是所有）應(yīng)用程序中都可用。如果在器件的使用壽命期間可以更換更長(zhǎng)或更短的連接線，則還必須調(diào)整由 LT6110 產(chǎn)生的電壓補(bǔ)償。

如果器件在工作期間線路電阻可能發(fā)生變化，則 LT4180 等組件可在負(fù)載側(cè)存在輸入電容器的情況下使用交流信號(hào)對(duì)連接線的電阻進(jìn)行虛擬預(yù)測(cè)，從而能夠在負(fù)載端提供高度準(zhǔn)確的電壓。

圖 3 示出了采用 LT4180 的一個(gè)應(yīng)用，其中傳輸線電阻未知。線路輸入電壓調(diào)節(jié)到相應(yīng)的線路電阻。對(duì)于 LT4180，無(wú)需開爾文檢測(cè)線路即可通過(guò)線路逐步改變電流并測(cè)量相應(yīng)的電壓變化，從而實(shí)現(xiàn)上述工作。該測(cè)量的結(jié)果用于確定未知線路中的電壓損耗。此信息用于對(duì)DC-DC轉(zhuǎn)換器輸出電壓進(jìn)行最佳調(diào)整。

圖3.使用 LT4180 對(duì)線路進(jìn)行虛擬遠(yuǎn)程測(cè)量。

只要負(fù)載側(cè)的節(jié)點(diǎn)具有低交流阻抗，這種測(cè)量就很有效。在許多應(yīng)用中都是這種情況，因?yàn)殚L(zhǎng)連接線后的負(fù)載需要一定量的能量存儲(chǔ)。由于阻抗低，DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電流可以調(diào)制，并且使用連接線前一側(cè)的電壓測(cè)量來(lái)確定線路電阻。

不僅電壓轉(zhuǎn)換器本身與成功調(diào)節(jié)的電源電壓有關(guān)，而且負(fù)載的電源線也與相關(guān)。

結(jié)論

所需的直流精度可以通過(guò)額外的開爾文檢測(cè)線來(lái)提高。作為這些附加檢測(cè)引線的替代方案，還有集成電路來(lái)補(bǔ)償線路上的壓降，而無(wú)需開爾文檢測(cè)線。如果開爾文檢測(cè)線的成本太高，或者必須在沒(méi)有額外檢測(cè)引線的情況下使用現(xiàn)有線路，這將非常有用。使用這些尖端，可以輕松實(shí)現(xiàn)更高的電壓精度。

審核編輯：郭婷