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先上图
一些入门级的电源工程师常遇到这样一个问题,在电路图中的 Vcc 接芯片的地方加入了一个 12V 左右稳压管。目的是为了保证芯片的电压上限,意图很明确,稳压管能够保护芯片不会因为电压过高问题而烧毁。看上去没啥毛病,但实际上很危险。 我们一起来初步分析一下 大概估算稳压管的功率消耗 如果在正常情况下,比如 Vcc 绕组的上端为正下端为负的时候,上端对地电位为 14V,经过限流电阻和 Vcc 整流二极管到稳压管和芯片,此时我们计算一下稳压管和 IC 以及 Vcc 电容共同消耗的电流:在不考虑二极管压降的情况下,Iic+Izener+Ic=(14-12)/10=0.2A,假设占空比为 0.5,此时稳压管和 IC 共同消耗的功率为 12*0.2*0.5=1.2W,除掉一部分 Vcc 电容上的电流,虽然没有 1.2W 但 IC 和稳压管消耗的功率还是比较大,然后芯片的电流主要用来做 mos 管的驱动消耗是比较小的,所以大部分功耗在稳压管上。 我们再来看一下限流电阻上的功耗,假设占空比为 0.5,很好计算,变压器 Vcc 绕组上端为 14V,到稳压管 12V,如果不考虑整流二极管的压降电阻上的压降为 2V,可以计算得到限流电阻上的功耗为,22/10 * 0.5=0.2W,也比较大。 请注意上面的分析只是一个简单的理论初步分析,还有一些实际情况没考虑(比如电流大了,Vcc 绕组的电压可能会被拉得更低一点),实际上可能功耗比上面的分析要小一点,但还是比较大。 但是不要忘了,上面分析的这个还是比较好的情况来分析的,我们试想一下,你的变压器 Vcc 绕组上的电压不可能设计的那么准,比如在输出空载时 Vcc 绕组是 14V,如果主输出功率比较大,Vcc 可能上升都 18V,20V 甚至更高,另外 Vcc 电压飘跟电源功率,跟变压器绕制工艺也有很大关系,这些都是不好把控的,调试的需要限流电阻也不一定是 10Ω,所以这个方案肯定是不行的。 我只想说强扭的瓜不甜啊。 这个接法导致的问题:第一效率太低,第二有可能直接把烧毁稳压管。 如果,我们非要更好保护 IC,或者 Vcc 空满载的电压相差太大需要稳压,我们该怎么接比较好? 我画了一个电路,这也是非常常见的电路,供大家参考。 用一个电阻,一个稳压管,一个 N 型三极管,组件一个简单的线性稳压。 这个电路没有存在上面那个电路的那些弊端。 我们也来简单分析一下 假设 Vcc 上正下负的时候,上方为 14V,此时没有稳压管强制把电压拉低(稳压管是经过了一个比较大的电阻串联才到地的),所以经过整流后 C1 上的电压是 14V 左右,而 C2 的正极接的是 NPN 三极管的 e 极,而 e 极是跟随三极管的 b 极的电压的,所以 C2 上的电压会被稳定到 12V(三极管 PN 结压降忽略),然后我们来分析一下从 C1 到 C2 流过的电流,很简单,三极管左端一个电流消耗在 IC 上,另一个电流在 C2 上,三极管流过的电流就是 Iic+Ic2,这两个电流都是比较小的,所以三极管上的压降乘以这个电流,这是三极管上消耗的功率。 分析下来没有什么大的功耗,消耗了一部分功耗但对于效率影响很小,比如要是没有这个稳压电路,这个 14V 加在 IC 之上,而 IC 功率消耗很大一部分是用在驱动输出之上,IC 上的大部分损耗为 Vcc*Ig(Vcc 电压*驱动电流),对于芯片来说,Vcc 越高损耗就越大。所以加这个稳压电路没有增大多少功耗,只是把本该 IC 的部分功耗转移到了三极管之上,当然主要是要把 IC 的供电电压稳住。 |
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