Alimentazione: alcuni suggerimenti (parte 18) – La precisione della tensione di uscita di un regolatore potrebbe essere più alta di quanto non si pensi

Dalla rivista:
Elettronica Oggi

 

Le tensioni di uscita devono essere sempre più basse e le specifiche per la regolazione della tensione diventano sempre più rigorose. Tuttavia, rispondere a tutti questi requisiti può non essere così difficile come potrebbe sembrare a prima vista. Anche se si è costretti a realizzare il progetto con resistori di tolleranza pari a 1% o più, può essere ancora possibile ottenere tensioni di uscita molto precise.

Fig. 1 – La precisione di uscita è una funzione del rapporto del divisore, della precisione del riferimento e dell’offset dell’amplificatore di errore

La figura 1 mostra un tipico circuito di regolazione di un alimentatore. L’uscita viene applicata a un divisore e confrontata con una tensione di riferimento. La differenza viene amplificata e applicata all’ingresso dell’anello di regolazione. A colpo d’occhio, si potrebbe pensare che questo schema sia limitato a una precisione doppia delle tolleranze dei resistori. Fortunatamente non è così; la precisione varia anche, in modo notevole, con il rapporto tra la tensione di uscita e la tensione di riferimento.

Fig. 2 – La precisione di uscita è semplicemente: (1-Vref/Vout)*2*tolleranza (sono illustrati resistori con tolleranza dell’1%)

La figura 2 mostra la precisione di uscita in funzione del rapporto tra la tensione di riferimento e quella di uscita (vedere i passaggi completi nell’Appendice). La risposta semplificata è che la precisione del divisore è uguale a (1 – Vref/Vout)*2*tolleranza, risultato in correlazione con i tre punti che abbiamo ottenuto tramite ispezione. Sebbene questa equazione sia alquanto semplificata, dovrebbe essere sufficientemente precisa per le tolleranze della maggior parte dei resistori.

Tab. 1 – Le tolleranze dei resistori possono accumularsi

È interessante che ciò consenta una precisione maggiore per uscite di tensione minore. Le tensioni di riferimento di molti circuiti integrati sono comprese nell’intervallo da 0,6 a 1,25 volt e ciò permette di ottenere precisioni dell’1% o anche migliori, poiché la tensione di uscita è compresa in tale intervallo. La tabella 1 presenta alcune informazioni che si potrebbe desiderare di non vedere: un elenco dei termini di errore dei resistori, ricavato da una tipica scheda dati di un resistore.

Può essere difficile includere questo elenco in un progetto. La maggior parte degli ingegneri non vanno oltre le tolleranze iniziali, ma l’elenco contiene termini di errore che probabilmente non devono essere ignorati. L’effetto di ciascuno di questi elementi non è facilmente definibile. Ad esempio, non viene specificato nessun intervallo per il coefficiente di temperatura mentre, in realtà, entrambi i resistori probabilmente variano nello stesso senso al variare della temperatura e non saranno ai limiti opposti degli estremi. Dopo un breve sondaggio condotto tra progettisti di lunga esperienza, si è concluso che assumendo una precisione del 2,5% per un resistore con tolleranza dell’1% si ottiene un compromesso conveniente tra il caso peggiore e costi ragionevoli.

 

Riepilogando, ottenere una buona precisione delle uscite a bassa tensione non sarà un compito estremamente difficile, in quanto i rapporti dei divisori sono intrinsecamente precisi.

Nel prossimo numero della rubrica illustreremo un interessante circuito di alimentazione per la generazione di tensioni negative.

Per leggere numeri precedenti della rubrica “Suggerimenti sull’alimentazione” di Robert Kollman: www.eo-web.it/webexclusive
Per ulteriori informazioni su questa e altre soluzioni per gli alimentatori, visitare: www.ti.com/power-ca
Per contattare Robert Kollman: powertips@list.ti.com

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Appendice

Esprimendo il valore del resistore superiore come funzione del rapporto del divisore (R) si ha:

 

Riscrivendo l’espressione come funzione della tolleranza (T) del resistore si ottiene:

 

Sostituendo R1 si ottiene:

 

Moltiplicando numeratore e denominatore per R/R2, l’espressione diviene:

 

Dividendo per R e sottraendo 1 si ottiene l’errore:

Per T<<1 si ha:
Error = 2*T*(1-R)=2*T*(1-Vout/Vref)

Robert Kollman, Texas Instruments

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