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用于线性电源适配器的折返限流电路的工作原理

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用于线性电源适配器的折返限流电路的工作原理

图中表示的是简单线性电源适配器,图中用虚线框起来的部分是一个典型的折返限流电路。在图1中显示了输出参数,在图中显示了调整管的损耗。

 用于线性电源适配器的折返限流电路的工作原理

这个电路的工作原理如下:当串联的主调整晶体管Q1导通时,限流电阻R1上的电压与负载电流Iload成正比。这个电压和Q1的基-射电压一起经过分压电阻R2与R3后加到限流晶体管Q2的基极。

因为在限流点,Q1的Vbe与Q2的Vbe大致相等,R1上的压降与R2上的压降相等,只是相差+Vbe的电平。在到达限流的突变点时,如忽略极小的基极电流,流过R2的电流与流过R3的电流相等,同时Q2处于将要导通的临界状态。

在限流点上负载电流的进一步增大将会增加R1上的压降和R2上的压降,同时Q2将逐渐导通。当Q2导通时,它会使驱动电流不经过Q1而通过Q3进入输出负载,这时Q1开始关断,输出电压下降。注意,Q3是一个恒流源。

当输出电压下降时,R3上的电压下降,流过R3的电流随着减小,流入Q2基极的电流增大,因此流过R1的用来保持Q2导通状态的电流也会减小。

结果,当负载电阻下降的时候,输出电压和电流下降。当输出电压变为零(输出短路)时,限流电流向电流减小的方向变化。在输出短路情况下,流过R1的电流非常小而R1和R2上的电压也小。

 

由于Q2的基极电流主要由它的电流增益来决定,短路电流不能很好地被确定,同时Q1和Q2的Vbe还受温度的影响,所以就不能得到确定的短路电流值。通过给Q1和Q:安装相同的散热器并使用阻值相对较小的R1和R2,可以将上述差异最小化。在例子中取R1和R2的典型值为100Ω左右。

在图中应该注意的是,输出电流试图超过=时,会出现电流“折返”下降的现象。这个特性曲线可描述如下。

如果5Ω负载线被允许沿顺时针摆动(电阻正在减小为0),在图中电流“路径”将会被描述出来。从它的起始点如P1所对应的1A工作电流开始,电流首先增大到限流值Imax,在负载电阻继续下降的情况下,电流就会变为零。在短路时,电流降到lsc。

在“折返”限流的整个过程中,由于线性调整管的集电极电压Vh保持相对稳定,在串联调整晶体管Q1上的功率损耗将会随着电流的增加而增加,见图在这个特性曲线的开始部分,这个功率损耗值是非常小的,但是当电流变到限流状态时,功率损耗会迅速地增大。当I流过调整晶体管产生的压降达到最大值的时候,损耗也会达到最大值,这里功率损耗(Vh-Vout)lload是最大的。本例中,当电流为2.2A时调整管上损耗达到最大功耗Pmax,其值为6.8W。当负载电阻进一步下降到低于临界值时,串行调整管上的功率损耗将会随着电流的折返而逐渐减小,它的最小功耗值为P(Q1)=IscVh,在处于短路情况时,Q具体功耗是1.8W。

值得注意的是,限流特性曲线电路属于恒流类型,如图所示垂直虚线B路径在短路状态下的最大功耗IV为12。8W在线性调整管应用的例子中,调整晶体管在恒流控制时的功耗比具有“折返”特性时的功耗大得多。


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| 发布时间:2018.09.12    来源:电源适配器厂家
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