Comprendre l'alimentation de base du circuit CS5463

J'essaie de mettre la puce CS5463 fonctionnelle en utilisant l'exemple de circuit à la page 41 de la fiche technique (ci-dessous):

En ce moment, je travaille sur la partie supérieure du circuit, qui est la source d'alimentation IC. J'ai fait quelques simulations sur Multisim et, apparemment, cette partie est complètement fonctionnelle. Mais avant de passer à une autre partie du circuit, je veux comprendre à quoi sert chaque composant. J'ai fait mes recherches pour ne pas arriver les mains vides.

• Le 470 nFcondensateur: est-ce un condensateur de découplage, qui filtre un éventuel signal DC de la ligne électrique? Je n'ai pas pu extraire ces informations de mes simulations. J'ai eu l'impression qu'il fait autre chose…

• La 500 ohmsrésistance en série avec le condensateur mentionné juste avant… Est-ce un simple limiteur de courant? Je suppose que oui, c'est le cas, et sa fonction est de limiter le courant du cycle négatif de la ligne électrique.

• Des simulations, j'ai appris que ce condensateur et cette résistance en série sont exposés à de grandes tensions. Le condensateur, par exemple, est exposé à des tensions allant jusqu'à 295 Volts(le réseau électrique sur lequel je suis 220 Volts RMS) est . Y a-t-il des condensateurs de l'ordre des nanofarades qui peuvent supporter autant?

• A propos des diodes: la première est là pour fermer le circuit sur le cycle négatif. Le deuxième objectif est d'empêcher le réseau électrique de drainer l'énergie stockée sur le 470nFcondensateur lorsque le réseau électrique est en cycle négatif.

• Le 470nFcondensateur: est le composant qui charge l'énergie du cycle positif du réseau électrique pour la décharger sur le cycle négatif.

• La diode Zener: fonctionne comme un régulateur de tension, en maintenant la tension environ 5 Volts.

• La 500 ohmsrésistance avant la diode Zener: crée une différence de tension entre le 470uFcondensateur et la diode Zener lorsque la tension chargée sur le condensateur est supérieure à celle que la diode Zener maintient (environ 5 Volts).

Mon hipothesys est-il correct?

• Les 0.1 uFcondensateurs: seraient-ils by-pass capacitors? Fonctionneraient-ils comme une "masse virtuelle" pour le signal AC?

• Pourquoi y a-t-il une 10 ohmsrésistance entre les broches des sources VA + et VD +? Pourquoi les broches de masse AGND et DGND sont-elles court-circuitées?

• J'ai choisi 1N4733Ad'être la diode Zener. Est-ce un composant facile à trouver (magasins locaux)? Y aurait-il d'autres suggestions?

Les composants que vous mentionnez se combinent pour former une simple alimentation sans transformateur pour le CI. Ce sont assez courants dans de tels circuits.

Le condensateur 470nF et 500Ω présentent une impédance définie à la tension du secteur et limitent le courant. La raison pour laquelle une seule résistance n'est pas utilisée est qu'elle devrait dissiper un peu de puissance pour ce faire, alors qu'un condensateur ne dissipe aucune puissance (ou très peu pour un plafond non idéal)

Nous pouvons le démontrer en regardant les chiffres:

En supposant une fréquence secteur de 50 Hz, nous pouvons calculer l'impédance du condensateur:

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

Pour calculer l'impédance totale, nous faisons:

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

Ainsi, le courant de crête à travers le condensateur 470nF et la résistance 500Ω sera:

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

Le courant RMS sera $45.8mA \times 0.707 = 32.4mA$

La résistance se dissipera donc:

$({32.4mA})^2 \times 500\Omega = 520mW$ - pas trop, une résistance de 1W ou 2W va gérer ça.

Supposons que nous venions d'utiliser une résistance de 6791Ω pour limiter le courant à 32,4mA, la résistance devrait se dissiper:

$({32.4mA})^2 \times 6791\Omega = 7.1W$, beaucoup d'énergie gaspillée et une résistance coûteuse nécessaire.

Nous utilisons donc le capuchon pour faire la limitation principale, et une résistance en série pour limiter le courant transitoire (si le temps de montée du transitoire est rapide, alors le capuchon ressemblera à une impédance inférieure mais la résistance ressemblera toujours à 500Ω)

Régulation

Les autres composants doivent rectifier et réguler la tension, afin de présenter une alimentation CC basse tension stable pour le CI.

Les 2 diodes gèrent la rectification, ne passant que la moitié positive de la forme d'onde. Celle-ci est ensuite lissée par le condensateur 470uF, puis régulée par la deuxième résistance 500Ω et (probablement 5,2 V) la diode zener.

Donc, tout le processus ressemble à ceci (ignorez les numéros de pièce des diodes, LTSpice n'a pas de 1N4002 ou similaire. J'ai également utilisé un zener de 6,2 V car il n'y a pas de zener de 5 V. Le principe est exactement le même cependant):

Simulation à la mise sous tension (avis V (IC) monte à ~ 6,2 V et y reste):

Bouchons de dérivation et résistance 10Ω

Les condensateurs 0,1uF sont en effet des condensateurs de bypass, ceux-ci présentent un stockage d'énergie local pour la demande de courant haute fréquence.
Combinée aux capuchons, la résistance 10Ω sert à découpler les alimentations analogiques et numériques dans une certaine mesure. Les broches de terre analogiques et numériques sont également un moyen de maintenir les courants séparés. Ceci est courant dans les circuits intégrés avec une fonction analogique-numérique ou numérique-analogique.

Condensateur PFMON et 470nF

Le condensateur doit être évalué pour gérer la tension secteur. Il existe des condensateurs appelés " condensateurs X " qui sont spécialement certifiés pour une utilisation avec le secteur. Voici un exemple de pièce 0.47uF 440VAC (choisir au moins 1,5 fois le réseau nominal est une bonne idée)

La broche PFMON détecte un événement de panne de courant lorsque la tension à la broche tombe en dessous de 2,45 V. Cela peut être utilisé pour signaler votre microcontrôleur et prendre toute action appropriée. Avec le diviseur (0,66 fois entrée) montré, nous pouvons calculer la tension d'entrée où cela se produira:

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

La tension de fonctionnement minimale est indiquée dans la fiche technique comme 3.135V, ce qui donne ~ 0,5V de marge.