一、背景概述

開關(guān)電源工作流程通常是將工頻交流電先整流為直流，再經(jīng)過高頻逆變及整流濾波后輸出穩(wěn)定直流電壓。在此過程中，開關(guān)管的高速切換、變壓器漏感和二極管反向恢復(fù)電流等因素會(huì)產(chǎn)生大量電磁干擾（EMI）。

圖1.開關(guān)電源

本文結(jié)合某客戶的實(shí)際使用場(chǎng)景，介紹 GP8101C 在雙重干擾環(huán)境（電源干擾 + 地干擾）下，依然能夠穩(wěn)定輸出 0-10V，進(jìn)而控制開關(guān)電源在 0-120V 范圍內(nèi)線性輸出的應(yīng)用案例。

二、客戶應(yīng)用簡(jiǎn)介

2.1 開關(guān)電源概況

客戶使用了一款設(shè)計(jì)低成本開關(guān)電源，內(nèi)部耦合干擾較明顯，經(jīng)示波器測(cè)得，該電源紋波峰-峰值約 5Vpp（圖中相當(dāng)于一格 5V 的幅度）。

圖2.開關(guān)電源

圖3.電源自身干擾

2.2 GP8101C 簡(jiǎn)介

GP8101C 是一款可將 0%～100% 占空比的 PWM 信號(hào)轉(zhuǎn)換為 0～10V 模擬電壓的 PAC（PWM to Analog Converter）轉(zhuǎn)換芯片。

輸出電壓精度可達(dá) ±0.1%（典型），在 10V 校準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)可達(dá)到約 10.05V

完全滿足常見 0-10V 輸出場(chǎng)合需求，且無需復(fù)雜外部電路

圖4.GP8101C

2.3 具體應(yīng)用方案

單片機(jī)輸出 PWM 信號(hào) → GP8101C 將PWM信號(hào)線性轉(zhuǎn)化為0-10V（開關(guān)電源12V供電） → GP8101C輸出0-10V驅(qū)動(dòng)控制開關(guān)電源輸出0-120V （見下圖示意）。

圖5.應(yīng)用場(chǎng)景

三、干擾分析

1. 電源干擾：GP8101C 供電源自 12V 開關(guān)電源，后者本身紋波擾動(dòng)約 5Vpp；當(dāng) GP8101C 將 0-10V 輸出引至開關(guān)電源控制端時(shí)，又因地線共地會(huì)疊加更多耦合干擾。

2. 地干擾：GP8101C 和開關(guān)電源共享地線，電源端和地端的干擾共同作用，容易導(dǎo)致輸出端上出現(xiàn)較大幅度紋波。

在此案例中，測(cè)得 GP8101C 輸出端可能出現(xiàn)約 15Vpp 的干擾波形（電源干擾 5Vpp + 地線引入干擾疊加所致）。

四、實(shí)際測(cè)試結(jié)果

1. 在12V開關(guān)電源供電下（電源引入干擾），GP8101C的輸出端接開關(guān)電源控制其線性輸出0-120V（從地線引入干擾），在雙重干擾下，GP8101C輸出端存在15Vpp紋波干擾。（如圖5

和圖6）

圖6.開關(guān)電源12V供電下，GP8101C輸出端紋波干擾

圖7.開關(guān)電源12V供電下，GP8101C輸出端接開關(guān)電源，此時(shí)GP8101C輸出端紋波干擾

2. 未接入負(fù)載情況

GP8101C線性控制開關(guān)電源輸出0-120V（未帶負(fù)載）

3. 接入負(fù)載情況

GP8101C線性控制開關(guān)電源輸出0-120（帶負(fù)載情況下）

綜上所述，即使在電源干擾和地干擾雙重疊加的嚴(yán)苛環(huán)境下，GP8101C 仍能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的 0-10V 線性輸出，并成功控制開關(guān)電源線性輸出0-120V。

五、總結(jié)

通過本次實(shí)測(cè)案例可見，GP8101C 的抗干擾能力讓其在高電磁污染環(huán)境中依舊能夠穩(wěn)定工作。對(duì)需要在噪聲較強(qiáng)的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)模擬電壓輸出的客戶而言，GP8101C 不失為一個(gè)簡(jiǎn)便易用的選擇。

審核編輯 黃宇