如何為變化的負載阻抗提供恒定功率

在許多應用中，施加功率在一定范圍內(nèi)的變化是可以接受的。然而，為了減少變化，就必須使施加的電壓隨負載電阻而變化。這里顯示的解決方案使用了一種常規(guī)的控制回路(圖1)。

對于線性調(diào)壓器，誤差信號放大器對輸出電壓取樣值與參考電壓進行比較，強制輸出級以恒定電壓發(fā)出負載電流。雖然為了維持恒定功率而不是恒定電壓，還必須使功率引入反饋網(wǎng)絡(luò)。然后，誤差信號放大器比較輸出電壓取樣值與參考電壓，驅(qū)動輸出級使之保持相等。

圖2中的功率調(diào)節(jié)器發(fā)出與所施加電壓V_{POWER SET}成線性比例變化的恒定功率。（比率為：功率輸出/ V_{POWER SET}=1 W/V）。功率調(diào)節(jié)器發(fā)出高達100mW，以高達10V的電壓和高達100mA的電流驅(qū)動10~500Ω的負載。

該電路的關(guān)鍵在于高端功率和電流監(jiān)視(IC1)，它包括保證反饋電壓與瞬態(tài)負載功率成比例變化所需的電路。IC1包括測量負載電流的電流監(jiān)視器，測量負載電壓的緩沖，和將兩者相乘的模擬乘法器，產(chǎn)生與負載功率成比例變化的輸出電壓。電流監(jiān)視器為high-side型，其中感應電阻與負載的hot side相連接，而不與低端(地)相連接。這避免了在接地中增加人們不希望有的電阻。

該示例中的監(jiān)視器(數(shù)種市提供產(chǎn)品中的一種)在其電流感應放大器有25的增益。因而，對于1Ω的感應電阻，放大器輸出為25 V每安培電流。誤差信號放大器驅(qū)動高增益Darlington對以降低基極電流，基極電流流入負載但不通過感應電阻。

對于功率測量的第二輸入是負載電壓，它通過一個分壓比為1:25的電阻分壓器(R1-R2)監(jiān)視。電壓與電流信號相乘以產(chǎn)生與負載功率成比例的輸出。

V_POWER = (V_IOUT 25)(V_OUT25)=I_OUT V_OUT (1V/W)

通過控制對輸出級的驅(qū)動，誤差信號放大器迫使IC1(與負載功率成比)輸出等于V_{POWER SET}的參考信號。

V+電源電壓(18V)將最大負載電壓限制在15V左右。R_LIMIT1和R_LIMIT2將負載電流限制在120 mA左右。

該電路在負載50:1變化和不同功率設(shè)置(圖3)條件下保持相當恒定的負載功率。

雖然該示例被設(shè)計用于各種負載電阻的低功率應用(至100 mW)，它可以很容易地擴展以處理各種負載電流、電壓和功率。為此，調(diào)整電流感應電阻得到約50 mV中間值(跨接在該電阻上的電壓必須小于150 mV)。

類似地，還應調(diào)整R1-R2分壓比以使IC1上的電壓大約為500 mV (對于IC1，200mV至1V可以得到特定精確度)。其他版本IC1有不同的增益值，它會影響功率輸出與V_{POWER SET}的比值。

最后，還必須按照R_LIMIT1和輸出晶體管的功率處理能力加以考慮和修改。該技術(shù)不僅限于所示的線性調(diào)壓器。它也非常適用于許多開關(guān)調(diào)節(jié)器，后者相有相當高的輸出功率和相當高的效率。