刚入电源行业的时候,看同行前辈画的电路图,例如反激电源结构中,辅助绕组给芯片供电的电路中(尤其是宽电压输出的电路)基本上都会加一个线性稳压电路,如下图。当时不理解是什么原理,现在我打算用Pspice仿真来分析这个电路。如果分析有什么不对的地方,敬请指正。
在以上线路中,经过二极管D5整流之后,可以视EC5两端的电压为纹波很小的直流。在输出负载在较大范围内变化时,由于变压器的耦合作用,辅助绕组两端的感应电压会有较大变化,此时一般需要使用线性稳压电路,在Q3发射极输出一个相对稳定的电压值,来保证芯片供电电压不会过高触发过压保护。
上图中Q3,ZD2,R26组成了一个线性稳压网络。工作原理:我们把EC5上电压视为Vin,把EC6上电压视为Vout,情况1:Vout↓ - Vbe↑ - Vce↓ ,导致Vout=Vin-Vce会上升,情况2:Vout↑ - Vbe↓ - Vce↑, 导致Vout=Vin-Vce会下降,由此可见,整个调节过程为负反馈调节,最终达到一个动态平衡,即Vout=Vb-Vbe,这里Vbe=0.7V,Vb即为ZD2的稳压值。
搭建仿真原理图:
仿真结果(第一次使用稳压管仿真折腾了很久,最后发现模型中BV值取的是管子稳压值下限):
模型中稳压管的稳压值有点误差,因此这里在三极管基极加直流源再仿一次:
仿真结果:
不同Vin,以及不同Load下的仿真结果:
由以上线性稳压基本架构可以延伸出很多电路,例如加比较器/运放,其中我在灯具恒流源上用到的MOS管去纹波电路也是相似的原理,下面来仿真一下。该电路有个缺点,因为MOSFET工作在线性区,发热量大,因此这个方案适用于小电流场合,不适用于大电流的场合,假设整灯输出功率10W,100V/100mA,输出纹波电压5V,纹波电压频率当然为全波整流后的100HZ。
从仿真结果来看,输出端纹波比输入端小很多,遵循关系式:Vout=Vg-Vth,在Vg=Vin-min+Vth时,输出纹波刚好为0。调节Vg的大小可调节输出纹波大小,当然了消耗的能量都是在MOSFET上转化为热量。
Vg需要是个稳定的电压,可以用硬件电路解决,常用的是如下的电路: