剛入電源行業的時候,看同行前輩畫的電路圖,例如反激電源結構中,輔助繞組給芯片供電的電路中(尤其是寬電壓輸出的電路)基本上都會加一個線性穩壓電路,如下圖。當時不理解是什么原理,現在我打算用Pspice仿真來分析這個電路。如果分析有什么不對的地方,敬請指正。
在以上線路中,經過二極管D5整流之后,可以視EC5兩端的電壓為紋波很小的直流。在輸出負載在較大范圍內變化時,由于變壓器的耦合作用,輔助繞組兩端的感應電壓會有較大變化,此時一般需要使用線性穩壓電路,在Q3發射極輸出一個相對穩定的電壓值,來保證芯片供電電壓不會過高觸發過壓保護。
上圖中Q3,ZD2,R26組成了一個線性穩壓網絡。工作原理:我們把EC5上電壓視為Vin,把EC6上電壓視為Vout,情況1:Vout↓ - Vbe↑ - Vce↓ ,導致Vout=Vin-Vce會上升,情況2:Vout↑ - Vbe↓ - Vce↑, 導致Vout=Vin-Vce會下降,由此可見,整個調節過程為負反饋調節,最終達到一個動態平衡,即Vout=Vb-Vbe,這里Vbe=0.7V,Vb即為ZD2的穩壓值。
搭建仿真原理圖:
仿真結果(第一次使用穩壓管仿真折騰了很久,最后發現模型中BV值取的是管子穩壓值下限):
模型中穩壓管的穩壓值有點誤差,因此這里在三極管基極加直流源再仿一次:
仿真結果:
不同Vin,以及不同Load下的仿真結果:
由以上線性穩壓基本架構可以延伸出很多電路,例如加比較器/運放,其中我在燈具恒流源上用到的MOS管去紋波電路也是相似的原理,下面來仿真一下。該電路有個缺點,因為MOSFET工作在線性區,發熱量大,因此這個方案適用于小電流場合,不適用于大電流的場合,假設整燈輸出功率10W,100V/100mA,輸出紋波電壓5V,紋波電壓頻率當然為全波整流后的100HZ。
從仿真結果來看,輸出端紋波比輸入端小很多,遵循關系式:Vout=Vg-Vth,在Vg=Vin-min+Vth時,輸出紋波剛好為0。調節Vg的大小可調節輸出紋波大小,當然了消耗的能量都是在MOSFET上轉化為熱量。
Vg需要是個穩定的電壓,可以用硬件電路解決,常用的是如下的電路: