有助于无线探头测量感应式电源的低功耗电压-频率转换器  2012/3/1

  有助于无线探头测量感应式电源的低功耗电压-频率转换器为执行长期监视任务的便携式遥测系统供电,向人们提出了有趣的设计挑战。电池不适合于某些关键性应用,且在这些环境中,设计人员一般用无线感应链路来传输功率与数据。感应链路由一个驱动固定初级线圈的射频发射器与一个为便携式装置提供电源的松耦合次级线圈组成。对设计工程师来说,测量发射功率相当重要,因为它会限制设计人员可包含至便携式装置中的电路数量。但不幸的是,传统测试设备不适合执行该任务,因为标准电压探头会拾取初级线圈上感应的噪声,且在某些应用中,便携式装置密封在一个不能接入电缆或探头的小盒子中。

图1所示电路可减少噪声效应,因其VFC（电压－频率转换器）可产生对噪声进行积分或取平均的PPM（脉冲位置调制）输出信号V_OUT。此外,该设计还利用“负载调制”来消除有线连接。当PPM信号驱动MOSFET开关Q₁时,开关会连接一个由D₂及次级线圈L_S两端的串联电阻器R_SF及R_SV组成的附加负载网络。负载调制接收器连接至初级线圈并恢复PPM信号。当您用表面贴装元件来构建时,VFC电路仅占用238 mm²的电路板面积。
为了解该电路的工作原理,我们假设一个125kHz的正弦磁场在次级线圈LS中感应出大约4V ~ 16V的电压。为提高功率转换效率,L_S与CS构成一个负载系数Q_L大约为8的125kHz调谐回路。肖特基二极管D₁对L_S中感应的电压进行整流,而C₁则提供低通滤波。所得直流电压V_X为低压差稳压器IC₁供电,而IC1又给VFC IC2和负载电阻器R_LF与R_LV提供恒定的3V。微调电位器RLV将输出电流设定为2.5mA ~13.5 mA。
低压差稳压器与VFC的总耗电流为数十微安,与输出电流相比可忽略不计。因此,I_IN近似等于I_L。下面公式1表示感应式电源所产生的直流输出功率：
 （公式1）
式1显示的输出电流为常数,故直流输出功率PX与直流输出电压V_X成正比。在通过R_LV设置已知的初始输出电流的调整后,您即可通过测量由VFC数字化的传输直流电压来测试感应式电源的输出能力。为减少功耗、元件数与印制电路板面积,可用一个由R_C、R_D及C₅组成的简单无源积分网络来取代构成典型VFC输入级的传统运放积分器。
VFC产生一个上升沿斜率与积分电容器

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