防止电源线引起的电压波动

当使用降压稳压器或线性稳压器等电源时，它们调节设定电压以向负载提供电能。在某些应用中，例如，实验室电源或各种组件连接到较长电缆的电子系统，由于互连线路上的各种压降，调节电压在需要的地方并不总是特别准确。控制精度取决于许多参数。一个是负载需要连续恒定电流时的直流精度。还有产生的电压的交流精度。这取决于产生的电压在负载瞬变下的行为。影响直流精度的因素包括所需的基准电压源（可能为电阻分压器）、误差放大器的行为，以及电源的其他一些影响因素。影响交流精度的关键因素包括所选功率电平、备用电容器以及控制环路的架构和设计。

然而，除了所有这些对产生的电源电压精度的影响之外，还必须考虑其他影响。如果电源在空间上与要供电的负载分开，则在调节电压和需要电能的位置之间将存在压降。该压降取决于稳压器和负载之间的电阻。这可以是带有插头触点的电缆，也可以是电路板上的较长走线。

图1显示了电源和负载之间的电阻。电源产生的电压可以略微增加，以补偿该电阻两端的电压损耗。不幸的是，线路电阻两端产生的压降取决于负载电流，即流过线路的电流。与较低的电流相比，较高的电流会导致更高的压降。因此，负载由相当不精确的调节电压提供，该电压取决于线路电阻和相应的电流。

图1.稳压器与相关负载之间的物理距离。

很早就找到了这个问题的解决方案。额外的连接可以平行于实际的连接线运行。开尔文检测线测量电气负载侧的电压。在图 1 中，这些附加行以红色显示。然后将这些测量值集成到电源侧的电源电压控制中。这个概念效果很好，但缺点是需要额外的检测引线。这种线通常可以具有非常小的直径，因为它们不携带高电流。然而，在连接电缆中安装测量线以获得更高的电流会带来额外的努力和高成本。

还可以补偿电源和负载之间连接线上的压降，而无需额外的一对检测引线。这对于复杂电缆复杂且昂贵的应用特别重要，并且产生的EMC干扰很容易耦合到电压测试引线中。第二种可能性包括使用专用的线路压降补偿IC，例如LT6110。它插入电压发生侧，并在进入连接线之前测量电流。根据该测得的电流，然后调整电源的输出电压，以便非常精确地调节负载侧的电压，而与负载电流无关。

图2.LT6110 用于调节一个电源输出电压，以补偿连接线的压降。

对于 LT6110 等组件，电源电压可根据相应的负载电流进行调整;但是，此调整需要有关线路电阻的信息。此信息在许多（但不是所有）应用程序中都可用。如果在器件的使用寿命期间可以更换更长或更短的连接线，则还必须调整由 LT6110 产生的电压补偿。

如果器件在工作期间线路电阻可能发生变化，则 LT4180 等组件可在负载侧存在输入电容器的情况下使用交流信号对连接线的电阻进行虚拟预测，从而能够在负载端提供高度准确的电压。

图 3 示出了采用 LT4180 的一个应用，其中传输线电阻未知。线路输入电压调节到相应的线路电阻。对于 LT4180，无需开尔文检测线路即可通过线路逐步改变电流并测量相应的电压变化，从而实现上述工作。该测量的结果用于确定未知线路中的电压损耗。此信息用于对DC-DC转换器输出电压进行最佳调整。

图3.使用 LT4180 对线路进行虚拟远程测量。

只要负载侧的节点具有低交流阻抗，这种测量就很有效。在许多应用中都是这种情况，因为长连接线后的负载需要一定量的能量存储。由于阻抗低，DC-DC转换器的输出电流可以调制，并且使用连接线前一侧的电压测量来确定线路电阻。

不仅电压转换器本身与成功调节的电源电压有关，而且负载的电源线也与相关。

结论

所需的直流精度可以通过额外的开尔文检测线来提高。作为这些附加检测引线的替代方案，还有集成电路来补偿线路上的压降，而无需开尔文检测线。如果开尔文检测线的成本太高，或者必须在没有额外检测引线的情况下使用现有线路，这将非常有用。使用这些尖端，可以轻松实现更高的电压精度。

审核编辑：郭婷