先上圖:
一些入門級(jí)的電源工程師常遇到這樣一個(gè)問題,在電路圖中的Vcc接芯片的地方加入了一個(gè)12V左右穩(wěn)壓管。目的是為了保證芯片的電壓上限,意圖很明確,穩(wěn)壓管能夠保護(hù)芯片不會(huì)因?yàn)殡妷哼^高問題而燒毀。看上去沒啥毛病,但實(shí)際上很危險(xiǎn)。
01
我們一起來初步分析一下,大概估算穩(wěn)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(fù)的時(shí)候,上端對(duì)地電位為14V,經(jīng)過限流電阻和Vcc整流二極管到穩(wěn)壓管和芯片,此時(shí)我們計(jì)算一下穩(wěn)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(shè)占空比為0.5,此時(shí)穩(wěn)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I(xiàn)C和穩(wěn)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(qū)動(dòng)消耗是比較小的,所以大部分功耗在穩(wěn)壓管上。
我們?cè)賮砜匆幌孪蘖麟娮枭系墓模僭O(shè)占空比為0.5,很好計(jì)算,變壓器Vcc繞組上端為14V,到穩(wěn)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(jì)算得到限流電阻上的功耗為,22/10 * 0.5=0.2W,也比較大。
請(qǐng)注意上面的分析只是一個(gè)簡(jiǎn)單的理論初步分析,還有一些實(shí)際情況沒考慮(比如電流大了,Vcc繞組的電壓可能會(huì)被拉得更低一點(diǎn)),實(shí)際上可能功耗比上面的分析要小一點(diǎn),但還是比較大。
但是不要忘了,上面分析的這個(gè)還是比較好的情況來分析的,我們?cè)囅胍幌拢愕淖儔浩鱒cc繞組上的電壓不可能設(shè)計(jì)的那么準(zhǔn),比如在輸出空載時(shí)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(guān)系,這些都是不好把控的,調(diào)試的需要限流電阻也不一定是10Ω,所以這個(gè)方案肯定是不行的。
我只想說強(qiáng)扭的瓜不甜啊。
這個(gè)接法導(dǎo)致的問題:第一效率太低,第二有可能直接把燒毀穩(wěn)壓管。
如果,我們非要更好保護(hù)IC,或者Vcc空滿載的電壓相差太大需要穩(wěn)壓,我們?cè)撛趺唇颖容^好?
2
我畫了一個(gè)電路,這也是非常常見的電路,供大家參考。
用一個(gè)電阻,一個(gè)穩(wěn)壓管,一個(gè)N型三極管,組件一個(gè)簡(jiǎn)單的線性穩(wěn)壓。
這個(gè)電路沒有存在上面那個(gè)電路的那些弊端。
3
我們也來簡(jiǎn)單分析一下
假設(shè)Vcc上正下負(fù)的時(shí)候,上方為14V,此時(shí)沒有穩(wěn)壓管強(qiáng)制把電壓拉低(穩(wěn)壓管是經(jīng)過了一個(gè)比較大的電阻串聯(lián)才到地的),所以經(jīng)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(huì)被穩(wěn)定到12V(三極管PN結(jié)壓降忽略),然后我們來分析一下從C1到C2流過的電流,很簡(jiǎn)單,三極管左端一個(gè)電流消耗在IC上,另一個(gè)電流在C2上,三極管流過的電流就是Iic+Ic2,這兩個(gè)電流都是比較小的,所以三極管上的壓降乘以這個(gè)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(duì)于效率影響很小,比如要是沒有這個(gè)穩(wěn)壓電路,這個(gè)14V加在IC之上,而IC功率消耗很大一部分是用在驅(qū)動(dòng)輸出之上,IC上的大部分損耗為Vcc*Ig(Vcc電壓*驅(qū)動(dòng)電流),對(duì)于芯片來說,Vcc越高損耗就越大。所以加這個(gè)穩(wěn)壓電路沒有增大多少功耗,只是把本該IC的部分功耗轉(zhuǎn)移到了三極管之上,當(dāng)然主要是要把IC的供電電壓穩(wěn)住。
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原文標(biāo)題:千萬別在Vcc上直接并聯(lián)穩(wěn)壓管!
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