Frederik Dostal ADI 公司

當采用降壓型穩壓器或線性穩壓器電源時，一般是將電壓調節為設定值來為負載供電。在一些應用中（例如，實驗室電源或 需采用較長電纜連接各種元件的電子系統），由于互連線上存 在各種電壓降，因此無法確保在所需位置點始終提供準確的穩 壓電壓。控制精度取決于許多參數。一個是負載需要連續恒定 電流時的直流電壓精度。另一個是生成電壓的交流精度，這取 決于生成的電壓如何隨負載瞬變而變化。影響直流電壓精度的 因素包括所需的基準電壓（可能是一個電阻分壓器）、誤差放大器的行為以及電源的一些其他影響因素。影響交流電壓精度 的關鍵因素包括所選的功率等級、后備電容以及控制環路的架構與設計。

然而，除了所有這些會影響生成的電源電壓精度的因素以外，還必須考慮其他影響。如果電源與所需供電的負載空間分離，則在穩壓電壓和需要電能的位置之間將存在電壓降。該電壓降 取決于穩壓器和負載之間的電阻。它可能是帶插頭觸點的電纜 或電路板上的較長走線。

圖 1 顯示電源和負載之間存在電阻。可以通過略微提高電源 生成的電壓，來補償該電阻上的電壓損耗。不幸的是，線路 電阻上產生的電壓降取決于負載電流，即流過線路的電流。 相較于低電流，高電流會導致更高的電壓降。因此，負載由 精度相當低的調節電壓供電，而調節電壓取決于線路電阻和 相應的電流。

對于這個問題早就有了解決方案。可與實際連線并聯，額外增 加一對連接。采用開爾文檢測線測量電子負載側的電壓。在圖 1 中，這些額外的線路顯示為紅色。然后將這些測量值整合到電 源側的電源電壓控制中。這種方式很有效，但缺點是需要額外 的檢測引線。由于無需承載高電流，這類引線的直徑通常非常 小。然而，在連接電纜中設置測量線以獲得更高的電流會帶來 額外的工作量和更高的成本。

無需額外的一對檢測引線，也可以對電源和負載之間連接線上 的電壓降進行補償。對于一些電纜布線復雜、成本高昂并且所 產生的 EMC 干擾很容易耦合到電壓測試引線的應用而言，這一 點特別有意義。第二種方案是使用 LT6110 這類專用線路壓降補 償 IC。將此 IC 插入電壓發生側，并測量進入連接線之前的電流。 然后根據測得的電流來調節電源的輸出電壓，從而能夠非常精 確地調節負載側電壓，而不用考慮負載電流。

采用 LT6110 這類元件，就可以根據相應的負載電流來調節電源電壓；不過，進行這種調節需要了解線路電阻相關信息。大多 數應用都會提供此信息。如果在器件的使用壽命期間，將連接 線更換成更長或更短的連接線，則還必須對采用 LT6110 實現的 電壓補償進行相應調整。

如果在器件工作期間線路電阻可能會發生變化，可使用 LT4180 這類元件，在負載側具有輸入電容時，通過交流信號對連接線 電阻進行虛擬預測，從而為負載端提供高精度電壓。

圖 3 顯示了一個采用 LT4180 的應用，其中傳輸線路的電阻 未知。線路輸入電壓根據相應的線路電阻進行調節。使用 LT4180，無需開爾文檢測線路，只需逐步改變線路電流并測量 相應的電壓變化即可實現電壓調節。利用測量結果確定未知線 路中的電壓損耗。根據電壓損耗信息實現 DC/DC 轉換器輸出電 壓的最佳調節。

只要負載側的節點具有低交流阻抗，這種測量方式就很有效。 在許多應用中都有效，因為長連接線之后的負載需要一定量的 能量存儲。由于阻抗低，可以對 DC/DC 轉換器的輸出電流進行 調節，并通過測量連接線前側的電壓來確定線路電阻。

能否獲得穩定的電源電壓不僅與電壓轉換器本身有關，而且與 負載的電源線也有關。

結論

通過額外配置開爾文檢測線可以提高所需的直流精度。除此之 外，也可以使用集成電路來補償線路上的電壓降，無需開爾文 檢測線。如果開爾文檢測線的成本太高，或者必須使用現有線 路，且沒有額外的檢測線，這種方案會很有用。利用這些設計 技巧，可以很容易實現更高的電壓精度。