使用电流镜控制电源

时间:2023-02-08
    控制电源是许多应用中的必要任务,例如电池充电器、太阳能控制器等。业界提供了大量现成的集成电源,不幸的是,它们没有提供控制输出的简单方法。通常,电源可以被概括为功率运算放大器,其非反相输入连接到参考电压(图 1中的绿色矩形)。

    反馈稳压电源

    图 1这是一个反馈稳定的电源方案。

    通常,在电源 IC(即TI 的简单开关器)中,您必须更改 Vout 的途径是控制反馈的反相引脚(图 1 中的 FB)。控制 FB 的一种非常简单的方法是用可控电流源代替 Rb,而简单和成本的方法是使用电流镜(图2)。

    电流镜控制电源图 2这个压控电源使用电流镜。
    您从该设计中获得的精度与您将使用的电流镜的精度相关。如果您决定采用 Widlar 基本双晶体管设计,重要的是要依靠特意构建的匹配对,例如BCV61;在性能更好的Wilson 4 晶体管电流镜中使用此类组件很容易。电流镜只有在V in超过镜像晶体管的V BE (on) 时才开始工作,因此开始时存在非线性。如果建议的设计是错误由反馈魔术补偿的循环的一部分,那么所有这一切都不是很有约束力。
    图 3中的图表显示了图 2 电路的 P-Spice 仿真组件,其中 V ref = 1.2V,而 V in范围为 0 至 10V。

    P-Spice 电路仿真

    图 3该图显示了图 2 中电路的 P-Spice 仿真组件。

    图 4中显示了图 2 中描述的原理的直接实现。这里,的LM2596由现成的电流镜BCV61控制。

    专为工作而设计的电路应用
    图 4这是图 2 原理的“为工作而设计”的应用。
    图 4 的原型已经过线性测试,方法是将未稳压的直流输入连接到 22V 电源,将 V 控制连接到范围为 0-10V @ 5Hz 的锯齿波发生器,并使用示波器对输出(加载 50 Ω 电阻器)进行采样. 已使用脉冲发生器(0-8V,0.5s)检查时间响应。
    结果如图5所示。该电路提供了良好的线性度(左)和非常快的上升时间瞬态响应(大约 1 毫秒到达稳定点)。下降时间取决于输出电容器 (220?F) 和负载(测试期间为 50 Ω)。
    电流镜电源测试结果 图 5图 4 电路的这些测试结果显示了驱动电压(蓝色轨迹)和输出(左侧的红色轨迹)。在右侧,对方波的响应显示了 1 ms 的上升时间和与输出电容器和负载电阻相关的缓慢下降时间。
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