該電路為變化的負(fù)載提供恒定功率。使用負(fù)載監(jiān)控IC(MAX4210),獨(dú)立檢測(cè)負(fù)載電流和負(fù)載電壓,并將相應(yīng)的信號(hào)與內(nèi)部模擬乘法器相乘。將乘法器輸出施加到誤差放大器的反相輸入端,可以施加控制電壓來設(shè)置恒定功率電平。
如果您知道負(fù)載阻抗,則很容易為負(fù)載提供固定且準(zhǔn)確的功率電平,并且阻抗不會(huì)改變。只需根據(jù)電阻負(fù)載中的功率公式施加恒定電壓:P = V2/R,或 V = √PR。
但是,當(dāng)負(fù)載阻抗不恒定時(shí),如何提供恒定功率?例如,在寒冷氣候下在室外氣泵上保持溫暖的LCD顯示屏?xí)r會(huì)出現(xiàn)這個(gè)問題。當(dāng)加熱元件改變溫度時(shí),其電阻也會(huì)發(fā)生變化,從而使恒定功率的輸送變得復(fù)雜。電阻的變化由加熱元件的溫度系數(shù)表征。如果施加恒定電壓,則輸送到負(fù)載的功率與負(fù)載電阻成反比,如公式預(yù)測(cè)的那樣。 在許多應(yīng)用中,施加功率的變化(在限制范圍內(nèi))是可以接受的,但為了減少這種變化,您必須允許施加的電壓隨負(fù)載電阻而變化。該方法利用了傳統(tǒng)的控制回路(圖 1)。對(duì)于線性穩(wěn)壓器,誤差放大器將輸出電壓樣本與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較,并強(qiáng)制輸出級(jí)在恒定電壓下提供負(fù)載電流。然而,為了保持恒定功率而不是恒定電壓,我們必須將功率整合到反饋網(wǎng)絡(luò)中。然后,誤差放大器將輸出功率樣本與基準(zhǔn)電壓源進(jìn)行比較,并驅(qū)動(dòng)輸出級(jí)以保持它們相等。
圖1.穩(wěn)壓器的反饋回路。
圖2中的功率調(diào)節(jié)器提供恒定功率,該功率與施加在V處的電壓成線性比例電源組.(比率為電源輸出/V電源組= 1W/V.)該穩(wěn)壓器可提供高達(dá) 100mW 的功率,以高達(dá) 10V 的電壓和高達(dá) 500mA 的電流驅(qū)動(dòng) 10Ω 至 100Ω 的負(fù)載。
圖2.功率調(diào)節(jié)器的反饋環(huán)路。
圖3顯示了幾個(gè)V值的輸出功率與負(fù)載電阻的變化電源組電壓。它表明,負(fù)載功率在 50:1 的負(fù)載變化中保持相當(dāng)恒定,并且對(duì)于許多不同的功率設(shè)置。
圖3.圖2所示負(fù)載范圍(10Ω至500Ω)和各種V值的功率輸出電源設(shè)置。
該電路的關(guān)鍵是高邊功率和電流監(jiān)視器IC1(MAX4210),其中包括產(chǎn)生與瞬時(shí)負(fù)載功率成比例的反饋電壓所需的電路。它包含一個(gè)測(cè)量負(fù)載電流的電流監(jiān)視器、一個(gè)測(cè)量負(fù)載電壓的緩沖器和一個(gè)將兩者相乘的模擬乘法器,產(chǎn)生與負(fù)載功率成比例的輸出電壓。電流監(jiān)視器為高端型,其中檢測(cè)電阻連接到負(fù)載的“熱”側(cè),而不是低(接地)側(cè)。因此,高邊監(jiān)視器可避免在接地路徑中增加不必要的電阻。
所示IC1版本(多個(gè)版本之一)的電流檢測(cè)放大器增益為25:對(duì)于1Ω檢測(cè)電阻,放大器輸出為每安培電流25V。放大器驅(qū)動(dòng)高增益達(dá)林頓對(duì),以最大限度地減小基極電流,基極電流流入負(fù)載,但不流過檢測(cè)電阻。
功率測(cè)量的第二個(gè)輸入是負(fù)載電壓,通過電阻分壓器進(jìn)行監(jiān)控,比率為1:25。該電壓在內(nèi)部與電流信號(hào)相乘,產(chǎn)生與負(fù)載功率成比例的輸出:
VPOWER = (VIOUT × 25) × (VOUT/25) = IOUT × VOUT. (1 volt per watt)
通過控制驅(qū)動(dòng)至輸出級(jí),誤差放大器強(qiáng)制IC1輸出(與負(fù)載功率成比例)等于VPOWER SET時(shí)的參考信號(hào)。V+ 電源電壓 (18V) 將最大負(fù)載電壓限制在大約 15V。RLIMIT1 和 RLIMIT2 將負(fù)載電流限制在大約 120mA。
該電路設(shè)計(jì)用于低功耗應(yīng)用(至100mW),負(fù)載阻抗范圍很寬。但是,它可以輕松擴(kuò)展,以適應(yīng)廣泛的負(fù)載電流、電壓和功率范圍。為此,將電流檢測(cè)電阻調(diào)整為大約50mV的中間值(該電阻兩端的電壓必須<150mV)。同樣,應(yīng)調(diào)整R1–R2比,使IC1的電壓約為500mV(200mV至1V產(chǎn)生IC1規(guī)定的精度)。
其他版本的IC1包含不同的增益值,這會(huì)影響功率輸出與應(yīng)用的功率輸出之比在電源組水平。最后,您必須根據(jù)需要考慮和修改 R 的功率處理能力限制1和輸出晶體管。該技術(shù)不僅限于所示的線性穩(wěn)壓器;它同樣適用于許多開關(guān)穩(wěn)壓器,可實(shí)現(xiàn)更高的輸出功率和更高的效率。
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