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使用电流镜控制电源

2020-02-06 Giovanni Romeo 阅读:
使用电流镜控制电源
通常,在电源IC中要修改Vout,唯一能够使用的就是反馈控制端,也即反相引脚。控制反相引脚的一种非常简单的方法是用可控电流源代替Rb,而最简单、最便宜的方法就是使用电流镜。

在电池充电器和太阳能控制器等许多应用中,对电源进行控制是一项必不可少的任务。业界提供了很多现成的集成电源,但不幸的是,它们没有提供简单的输出控制方法。通常可以将电源设计为功率运算放大器,并将其同相输入连接到参考电压(如1中的绿色矩形所示)。SK5ednc

图1:一种使用反馈的稳定电源方案。SK5ednc

通常,在电源IC(如TI的Simple Switcher)中,要修改Vout,唯一能够使用的就是反馈控制端,也即反相引脚(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,而最简单、最便宜的方法就是使用电流镜(2)。SK5ednc

图2:使用电流镜的压控电源。SK5ednc

这种设计可实现的精度与所使用电流镜的精度有关。如果决定采用基本的Widlar双晶体管设计,为了实现良好的晶体管匹配,那么就必须使用像BCV61这样的专用双晶体管。将这类器件用在性能更好的Wilson 4晶体管电流镜中也很容易。仅当Vin超过镜像晶体管的VBE(on)时,电流镜才开始工作,因此开始阶段存在非线性。如果对这个推荐设计使用反馈补偿,那么所有这些误差就都没什么关系。SK5ednc

3给出了当Vref = 1.2V且Vin介于0至10V之间时2电路的P-Spice仿真行为。SK5ednc

图3:图2中电路的P-Spice仿真行为。SK5ednc

4给出了2所示原理的直接实现。在此,LM2596降压稳压器通过现成的电流镜BCV61进行控制。SK5ednc

图4:图2原理的“奏效设计”应用。SK5ednc

我们将图4原型电路中的unregulated DC input连接到22V电源,将V control连接到幅度为0~10V、频率为5Hz的锯齿波发生器,并通过示波器对输出(带有50Ω电阻负载)进行采样,对该电路进行了线性度测试;并使用了脉冲发生器(0~8V,0.5s)来检查其时间响应。SK5ednc

结果如5所示。从左图可以看出,该电路具有良好的线性度,并且从上升时间(达到稳定点大约需要1ms时间)来看,具有相当快的瞬态响应。其下降时间与输出电容器(220µF)和负载(测试时为50Ω)有关。SK5ednc

图5:图4电路的测试结果包含了驱动电压(蓝色轨迹)和输出(右侧红色轨迹)。右侧的方波响应显示其上升时间为1ms,且由于输出电容器和负载电阻的关系,下降时间缓慢。SK5ednc

Giovanni Romeo是意大利国家地理研究所(INGV)的技术总监。SK5ednc

(原文刊登于EDN美国版,参考链接:Use a current mirror to control a power supplySK5ednc

本文为《电子技术设计》2020年2月刊杂志文章,版权所有,禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里SK5ednc

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