Grundlegendes zur Spannungsversorgung des CS5463

Die von Ihnen erwähnten Komponenten bilden zusammen eine einfache transformatorlose Versorgung für den IC. Diese sind in solchen Schaltungen durchaus üblich.

Der 470-nF-Kondensator und 500 Ω stellen eine festgelegte Impedanz gegenüber der Netzspannung dar und begrenzen den Strom. Der Grund, warum kein einzelner Widerstand verwendet wird, liegt darin, dass er dafür ziemlich viel Leistung verbrauchen müsste, während ein Kondensator keine Leistung verbrauchen würde (oder sehr wenig für eine nicht ideale Kappe).

Wir können dies anhand der Zahlen demonstrieren:

Unter der Annahme einer Netzfrequenz von 50 Hz können wir die Kondensatorimpedanz berechnen:

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

Um die Gesamtimpedanz zu berechnen, machen wir:

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

Der Spitzenstrom durch den 470-nF-Kondensator und den 500-Ω-Widerstand beträgt also:

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

Effektivstrom wird sein$45.8mA \times 0.707 = 32.4mA$

Der Widerstand wird daher abgebaut:

$({32.4mA})^2 \times 500\Omega = 520mW$- nicht zu viel, ein 1W- oder 2W-Widerstand wird damit gut umgehen.

Angenommen, wir hätten gerade einen 6791-Ω-Widerstand verwendet, um den Strom auf 32,4 mA zu begrenzen, müsste der Widerstand abführen:

$({32.4mA})^2 \times 6791\Omega = 7.1W$, ziemlich viel Energieverschwendung und ein teurer Widerstand erforderlich.

Also verwenden wir die Kappe, um die Hauptbegrenzung vorzunehmen, und einen Widerstand in Reihe, um den Übergangsstrom zu begrenzen (wenn die Anstiegszeit des Übergangsstroms schnell ist, sieht die Kappe wie eine niedrigere Impedanz aus, aber der Widerstand sieht immer noch wie 500 Ω aus).

Verordnung

Der Rest der Komponenten soll die Spannung gleichrichten und regeln, um eine konstante Gleichstromversorgung mit niedriger Spannung für den IC bereitzustellen.

Die 2 Dioden übernehmen die Gleichrichtung und lassen nur die positive Hälfte der Wellenform durch. Dies wird dann durch den 470-uF-Kondensator geglättet und dann durch den zweiten 500-Ω-Widerstand und die (wahrscheinlich 5,2 V) Zenerdiode geregelt.

Der gesamte Prozess sieht also so aus (Ignorieren Sie die Dioden-Teilenummern, LTSpice hat keinen 1N4002 oder ähnliches. Außerdem habe ich einen 6,2-V-Zener verwendet, da es keinen 5-V-Zener gibt. Das Prinzip ist jedoch genau dasselbe):

Simulation beim Einschalten (beachten Sie, dass V (IC) auf ~ 6,2 V ansteigt und dort bleibt):

Bypass-Kappen und 10Ω-Widerstand

Die 0,1-uF-Kondensatoren sind in der Tat Bypass-Kondensatoren, diese stellen einen lokalen Energiespeicher für den Hochfrequenzstrombedarf dar.
In Kombination mit den Kappen soll der 10Ω-Widerstand die analoge und digitale Versorgung in gewissem Maße entkoppeln. Die analogen und digitalen Erdungsstifte sind auch eine Möglichkeit, die Ströme getrennt zu halten. Dies ist bei ICs mit einer Analog-zu-Digital- oder Digital-zu-Analog-Funktion üblich.

PFMON und 470nF Kondensator

Der Kondensator muss für die Netzspannung ausgelegt sein. Es gibt sogenannte „ X-Kondensatoren “, die speziell für den Einsatz am Netz zugelassen sind. Hier ist ein Beispielteil mit 0,47 uF 440 VAC (es ist eine gute Idee, mindestens das 1,5-fache der Nennspannung zu wählen)

Der PFMON-Pin erkennt ein Stromausfallereignis, wenn die Spannung am Pin unter 2,45 V fällt. Dies kann verwendet werden, um Ihrem Mikrocontroller ein Signal zu geben und geeignete Maßnahmen zu ergreifen. Mit dem gezeigten Teiler (0,66 mal Eingang) können wir die Eingangsspannung berechnen, bei der dies passieren wird:

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

Die minimale Betriebsspannung wird im Datenblatt mit 3,135 V angegeben, was ~0,5 V Headroom ergibt.