kaix

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电源工程师入门须知:为什么不能在Vcc上直接并联稳压管

2019-7-15 11:20:05 显示全部楼层

最近看到一些电源工程师,可能是入门不久,都在电路图中的Vcc接芯片的地方加入了一个12V左右稳压管。目的是为了保证芯片的电压上限,意图很明确,稳压管能够保护芯片不会因为电压过高问题而烧毁。看上去没啥毛病,但实际上很危险。

我们一起来初步分析一下:

大概估算稳压管的功率消耗

如果在正常情况下,比如Vcc绕组的上端为正下端为负的时候,上端对地电位为14V,经过限流电阻和Vcc整流二极管到稳压管和芯片,此时我们计算一下稳压管和IC以及Vcc电容共同消耗的电流:在不考虑二极管压降的情况下,Iic+Izener+Ic=(14-12)/10=0.2A,假设占空比为0.5,此时稳压管和IC共同消耗的功率为12*0.2*0.5=1.2W,除掉一部分Vcc电容上的电流,虽然没有1.2W但IC和稳压管消耗的功率还是比较大,然后芯片的电流主要用来做mos管的驱动消耗是比较小的,所以大部分功耗在稳压管上。
我们再来看一下限流电阻上的功耗,假设占空比为0.5,很好计算,变压器Vcc绕组上端为14V,到稳压管12V,如果不考虑整流二极管的压降电阻上的压降为2V,可以计算得到限流电阻上的功耗为,22/10 * 0.5=0.2W,也比较大。

请注意上面的分析只是一个简单的理论初步分析,还有一些实际情况没考虑(比如电流大了,Vcc绕组的电压可能会被拉得更低一点),实际上可能功耗比上面的分析要小一点,但还是比较大。

但是不要忘了,上面分析的这个还是比较好的情况来分析的,我们试想一下,你的变压器Vcc绕组上的电压不可能设计的那么准,比如在输出空载时Vcc绕组是14V,如果主输出功率比较大,Vcc可能上升都18V,20V甚至更高,另外Vcc电压飘跟电源功率,跟变压器绕制工艺也有很大关系,这些都是不好把控的,调试的需要限流电阻也不一定是10Ω,所以这个方案肯定是不行的。

我只想说强扭的瓜不甜啊。

这个接法导致的问题:第一效率太低,第二有可能直接把烧毁稳压管。

如果我们非要更好保护IC,或者Vcc空满载的电压相差太大需要稳压,我们该怎么接比较好?

我画了一个电路,这也是非常常见的电路,供大家参考。
23123.jpg
用一个电阻,一个稳压管,一个N型三极管,组件一个简单的线性稳压。

这个电路没有存在上面那个电路的那些弊端。

我们也来简单分析一下:

假设Vcc上正下负的时候,上方为14V,此时没有稳压管强制把电压拉低(稳压管是经过了一个比较大的电阻串联才到地的),所以经过整流后C1上的电压是14V左右,而C2的正极接的是NPN三极管的e极,而e极是跟随三极管的b极的电压的,所以C2上的电压会被稳定到12V(三极管PN结压降忽略),然后我们来分析一下从C1到C2流过的电流,很简单,三极管左端一个电流消耗在IC上,另一个电流在C2上,三极管流过的电流就是Iic+Ic2,这两个电流都是比较小的,所以三极管上的压降乘以这个电流,这是三极管上消耗的功率。

分析下来没有什么大的功耗,消耗了一部分功耗但对于效率影响很小,比如要是没有这个稳压电路,这个14V加在IC之上,而IC功率消耗很大一部分是用在驱动输出之上,IC上的大部分损耗为Vcc*Ig(Vcc电压*驱动电流),对于芯片来说,Vcc越高损耗就越大。所以加这个稳压电路没有增大多少功耗,只是把本该IC的部分功耗转移到了三极管之上,当然主要是要把IC的供电电压稳住。

(本文转自网络,感谢原作者辛苦分享)

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江畔美少年

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徐嗷嗷

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徐嗷嗷 2019-7-16 15:54:00 显示全部楼层
本帖最后由 徐嗷嗷 于 2019-7-16 16:40 编辑

这样得到的的电压要减去三极管的压降,不是12V

feiniao2008

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feiniao2008 2019-7-16 23:24:56 显示全部楼层
很好
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jianqiang449_361732877

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luckyzy2000_594672757

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这种直接并联电源的做法更多的适合后端稳定直流部分,放在线圈副级显然不太合适。

waterss

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waterss 2019-7-18 12:53:55 显示全部楼层
主要是稳压管热稳定性比较长,最好电流小一点,还有个问题,稳压管的稳压电压跟电流也有关系。

mli8_710504234

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mli8_710504234 2019-7-18 17:52:54 显示全部楼层
我觉得用个78XX的稳压还是要的,直接这样半波整流有点儿太低成本吧。
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allen_zhan

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allen_zhan 2019-7-23 18:26:41 显示全部楼层
该保护电路似将稳压管应该承受的冲击, 转嫁到了三极管上. 这或者增加了选型的难度, 也需要大量检测数据的积累.

feiniao2008

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feiniao2008 2019-7-25 22:33:31 显示全部楼层
Vcc上直接并联稳压管一般是吸收一下电压尖峰,这种方法适合那种VCC本身电压范围比较宽的场合。比如3843系列。

hncyf_8888_609854519

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直接加稳压管负载会不正常的

测量无处不在

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