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  • 入門電源工程師必備排錯指南-記住別在Vcc并聯穩壓管
    • 發布時間:2020-12-07 17:56:57
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    入門電源工程師必備排錯指南-記住別在Vcc并聯穩壓管 
    先上圖
    并聯穩壓管
    一些入門級的電源工程師常遇到這樣一個問題,在電路圖中的Vcc接芯片的地方加入了一個12V左右穩壓管。目的是為了保證芯片的電壓上限,意圖很明確,穩壓管能夠保護芯片不會因為電壓過高問題而燒毀。看上去沒啥毛病,但實際上很危險。
    我們一起來初步分析一下
    大概估算穩壓管的功率消耗
    如果在正常情況下,比如Vcc繞組的上端為正下端為負的時候,上端對地電位為14V,經過限流電阻和Vcc整流二極管到穩壓管和芯片,此時我們計算一下穩壓管和IC以及Vcc電容共同消耗的電流:在不考慮二極管壓降的情況下,Iic+Izener+Ic=(14-12)/10=0.2A,假設占空比為0.5,此時穩壓管和IC共同消耗的功率為12*0.2*0.5=1.2W,除掉一部分Vcc電容上的電流,雖然沒有1.2W但IC和穩壓管消耗的功率還是比較大,然后芯片的電流主要用來做mos管的驅動消耗是比較小的,所以大部分功耗在穩壓管上。
    我們再來看一下限流電阻上的功耗,假設占空比為0.5,很好計算,變壓器Vcc繞組上端為14V,到穩壓管12V,如果不考慮整流二極管的壓降電阻上的壓降為2V,可以計算得到限流電阻上的功耗為,22/10*0.5=0.2W,也比較大。
    請注意上面的分析只是一個簡單的理論初步分析,還有一些實際情況沒考慮(比如電流大了,Vcc繞組的電壓可能會被拉得更低一點),實際上可能功耗比上面的分析要小一點,但還是比較大。
    但是不要忘了,上面分析的這個還是比較好的情況來分析的,我們試想一下,你的變壓器Vcc繞組上的電壓不可能設計的那么準,比如在輸出空載時Vcc繞組是14V,如果主輸出功率比較大,Vcc可能上升都18V,20V甚至更高,另外Vcc電壓飄跟電源功率,跟變壓器繞制工藝也有很大關系,這些都是不好把控的,調試的需要限流電阻也不一定是10Ω,所以這個方案肯定是不行的。
    我只想說強扭的瓜不甜啊。
    并聯穩壓管
    這個接法導致的問題:第一效率太低,第二有可能直接把燒毀穩壓管。
    如果,我們非要更好保護IC,或者Vcc空滿載的電壓相差太大需要穩壓,我們該怎么接比較好?
    我畫了一個電路,這也是非常常見的電路,供大家參考。
    并聯穩壓管
    用一個電阻,一個穩壓管,一個N型三極管,組件一個簡單的線性穩壓。
    這個電路沒有存在上面那個電路的那些弊端。
    我們也來簡單分析一下
    假設Vcc上正下負的時候,上方為14V,此時沒有穩壓管強制把電壓拉低(穩壓管是經過了一個比較大的電阻串聯才到地的),所以經過整流后C1上的電壓是14V左右,而C2的正極接的是NPN三極管的e極,而e極是跟隨三極管的b極的電壓的,所以C2上的電壓會被穩定到12V(三極管PN結壓降忽略),然后我們來分析一下從C1到C2流過的電流,很簡單,三極管左端一個電流消耗在IC上,另一個電流在C2上,三極管流過的電流就是Iic+Ic2,這兩個電流都是比較小的,所以三極管上的壓降乘以這個電流,這是三極管上消耗的功率。
    分析下來沒有什么大的功耗,消耗了一部分功耗但對于效率影響很小,比如要是沒有這個穩壓電路,這個14V加在IC之上,而IC功率消耗很大一部分是用在驅動輸出之上,IC上的大部分損耗為Vcc*Ig(Vcc電壓*驅動電流),對于芯片來說,Vcc越高損耗就越大。所以加這個穩壓電路沒有增大多少功耗,只是把本該IC的部分功耗轉移到了三極管之上,當然主要是要把IC的供電電壓穩住。
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