基于軟齊納鉗位電路實(shí)現(xiàn)節(jié)能

因其低成本、隔離性以及可以實(shí)施更多輸出電壓的方便性，反向轉(zhuǎn)換器廣受歡迎。就多輸出反向而言，可利用控制電路反饋來(lái)嚴(yán)格穩(wěn)壓一個(gè)輸出電壓（一般為最高功率輸出）。我們一般通過(guò)將變壓器繞組與主穩(wěn)壓繞組緊密耦合，來(lái)添加額外的輸出。我們可能會(huì)添加一些線性穩(wěn)壓器或 DC/DC 開關(guān)，或者不對(duì)輸出進(jìn)行穩(wěn)壓。最后一種選項(xiàng)最為有效，但很多時(shí)候在輸出重或輕負(fù)載而主輸出電壓的負(fù)載卻相反時(shí)，電壓穩(wěn)壓承受巨大的負(fù)擔(dān)。這種交叉穩(wěn)壓?jiǎn)栴}主要取決于變壓器漏電和繞組結(jié)構(gòu)，也取決于其它寄生電路組件。許多極端情況中的一種是主輸出重負(fù)載，而未穩(wěn)壓繞組完全空負(fù)載。變壓器次級(jí)繞組上出現(xiàn)的任何電壓振鈴?fù)ǔ６加奢敵稣髌鱽?lái)峰值檢測(cè)，從而使未穩(wěn)壓輸出電壓極大增加。這種情況下，輸出電壓升至兩倍其額定電壓并不鮮見。這對(duì)于無(wú)法承受更高電壓或者沒有隨時(shí)讓最小負(fù)載消耗漏能量的任何下游負(fù)載來(lái)說(shuō)，這都是災(zāi)難性的。

有幾款解決方案可以補(bǔ)救這種無(wú)負(fù)載過(guò)壓狀態(tài)。最簡(jiǎn)單的方法是以電阻的形式給未穩(wěn)壓輸出添加一個(gè)預(yù)負(fù)載。這樣會(huì)使輸出具有負(fù)載，讓其足夠消耗漏能量，并將輸出電壓降至一個(gè)可以接受的電平。不幸的是，這種負(fù)載會(huì)始終出現(xiàn)，從而帶來(lái)一般被認(rèn)為是不可接受的效率損失。

第二種選項(xiàng)是只給未穩(wěn)壓輸出添加一個(gè)齊納二極管。在包括典型的 5% 或 10% 組件容限以后，二極管電壓額定值的設(shè)定必須高于額定輸出電壓。這就意味著，在輸出電壓升至足夠高以前，該二極管將不會(huì)導(dǎo)電或消耗功率。盡管這看來(lái)起好像是一種理想的解決方案，但仍然存在一些潛在問(wèn)題。一旦齊納二極管導(dǎo)電，其阻抗便極大下降，對(duì)電流的電阻作用變得幾乎沒有。進(jìn)入二極管的電流以及其內(nèi)消耗的功率，均由寄生電路組件決定，因此難以控制。高功耗轉(zhuǎn)換器可能會(huì)吸取大電流，從而會(huì)容易毀壞齊納二極管。因此，添加一個(gè)小型齊納二極管要冒風(fēng)險(xiǎn)，并且很難計(jì)算功耗。

另一種選擇是使用一個(gè)緩沖器來(lái)消耗漏能量。相比使用一個(gè)預(yù)負(fù)載電阻，這樣做一般會(huì)消耗更多的功率，并且不能始終提供穩(wěn)定的輸出無(wú)負(fù)載降壓。

軟鉗位電路由一個(gè)與齊納二極管串聯(lián)的電阻器組成，是一款很好的折中方案。它可以將未穩(wěn)壓輸出電壓控制在一定水平，其低于未鉗制輸出電壓但高于單獨(dú)使用齊納二極管的電壓水平。要確定電阻的值，需要利用足夠的電流讓輸出負(fù)載，以將高輸出電壓降至理想安全水平。圖 1 顯示了一個(gè)理想無(wú)負(fù)載輸出電壓為 7.4V 的例子。該電壓減去齊納二極管的額定電壓，所得結(jié)果再除以預(yù)負(fù)載電流，可得到串聯(lián)電阻器的值。這種電路的好處是其并不消耗運(yùn)行中常見的負(fù)載功率。在一些極端交叉負(fù)載狀態(tài)下，這種電路將“逸出”輸出電壓鉗制到一個(gè)更具可預(yù)測(cè)性的水平。

圖 1 電阻齊納二極管為無(wú)負(fù)載輸出電壓提供軟鉗位控制