Diseño limpio de alimentación de CC para circuitos de muy alta precisión

Hemos estado diseñando un circuito de control de muy alta precisión durante bastante tiempo. Y estamos pensando en hacerlo mucho más fácil de usar, lo que consiste en deshacernos de las fuentes de CC de laboratorio y usar alimentación de conmutación de CA a CC (obtener energía de 220 V/110 V directamente).

Nuestro circuito funciona a +-12 V actualmente con una corriente de alrededor de 200 mA. Consiste en un fotodiodo, cuya precisión se puede medir 1pA, muchos OpAmps, un ADC de 16 bits y un DAC de 18 bits. A partir de la descripción, se puede observar que nuestro circuito funciona con una precisión muy alta.

Una fuente de CC de laboratorio cuesta miles de dólares y las ondas de CC son básicamente cero. Como máximo en el nivel de 0,001 mV pico a pico. Sin embargo, si se va a utilizar una fuente barata de CA a CC, me temo que la CC puede ser mucho menos limpia. Por ejemplo , este (que tiene ondas de 50 mV pp).

Necesito sugerencias de usted:

  1. ¿Es este tipo de alimentación de conmutación AC-DC una buena opción ( http://www.switchingpowersupply.cc/pdf/D-30W.pdf )? ¿O tal vez los que se usan en las computadoras portátiles son mejores?

  2. ¿Cómo rechazar los ruidos en la fuente de alimentación de la manera más completa? Cualquier material será apreciado.

  3. ¿Es posible hacer una fuente de CC limpia a partir de 220 V CA, que tiene un rendimiento similar al de las fuentes de CC de laboratorio?

  4. Si se usan tapas grandes e inductancia para filtrar las ondas, ¿podrían causar problemas de estabilidad para los convertidores de CA-CC?

  5. ¿Cómo influirían los ruidos de CC en el comportamiento de OpAmp, ADC, DAC? Para ADC y DAC, creo que las referencias de voltaje no se verán afectadas.

¿Qué corriente necesita ser suministrada?
Necesitas una mejor especificación. ("alta precisión" no es una especificación). ¿Cuánta ondulación se permite? ¿Cuál es el rechazo de ondulación de los circuitos de carga, tanto en CC como en frecuencias más altas?
En el archivo de Linear Technology hay algunas buenas notas/artículos sobre pruebas, medidas, diseños, etc. de muy alta precisión que pueden ser de su interés.
@markrages Tienes razón. No estoy seguro de la peor ondulación permitida. La única especificación que conozco es que el preamplificador de primera etapa que convierte la corriente del fotodiodo en voltaje debe tener la precisión de 1pA. Para conectar la ondulación permitida y mi especificación, ¿es "relación de rechazo de ondulación" el término a estudiar?
@richieqianle, sí, a menudo abreviado en las hojas de datos como "PSRR" para la relación de rechazo de la fuente de alimentación.

Respuestas (1)

Por lo general, si necesita energía limpia, debe seguir el SMPS con un regulador lineal. También debe lidiar con el ruido creado por el suministro, que puede no ser trivial. Si realmente necesita niveles de ruido de microvoltios, un suministro completamente lineal podría ser una buena opción en lugar de SMPS (o incluso usar baterías SLA y un regulador de ruido ultra bajo).

Por otro lado, obtener un ruido de 1 mV a 10 mV pp en un ancho de banda de 0,1 Hz a 1 MHz no es tan difícil con una combinación SMPS + LDO, pero se debe tener cuidado en cómo se maneja el ruido SMPS conducido y acoplado capacitivamente.

No subestimes el ruido que puede crear el suministro en sí. Descubrí que el suministro de ladrillos para un alcance Tek puede causar picos falsos de 20 mV en la pantalla si la caja de plástico se coloca cerca de un objeto metálico conectado a tierra. ¡Ese es el suministro con el que viene el osciloscopio! Hay transistores (y posiblemente disipadores de calor completos) aleteando por cientos de voltios y cambiando rápidamente a decenas o cientos de kHz.

¡Muchas gracias! Para el último comentario de ruidos creados por el suministro, no lo tengo muy claro. ¿Podrías explicar un poco más? Como necesito asegurarme de que la solución de energía funcione tanto para Asia como para Europa, puedo elegir SMPS en lugar de energía completamente lineal.
Aquí hay una breve descripción: ridleyengineering.com/…
SMPS generalmente también agrega algo de ruido de modo común a la fuente de alimentación, de modo que su circuito puede volverse sensible a otras cosas conectadas al mundo exterior. Esas corrientes de ruido generalmente se conducen de manera imperfecta al suministro a través de un capacitor 'Y' y/o alguna conexión a tierra. Todo esto puede influir en su nivel de ruido en el circuito alimentado.