使用負(fù)載監(jiān)控IC MAX4210獨立檢測負(fù)載電流和負(fù)載電壓

該電路為變化的負(fù)載提供恒定功率。使用負(fù)載監(jiān)控IC（MAX4210），獨立檢測負(fù)載電流和負(fù)載電壓，并將相應(yīng)的信號與內(nèi)部模擬乘法器相乘。將乘法器輸出施加到誤差放大器的反相輸入端，可以施加控制電壓來設(shè)置恒定功率電平。

如果您知道負(fù)載阻抗，則很容易為負(fù)載提供固定且準(zhǔn)確的功率電平，并且阻抗不會改變。只需根據(jù)電阻負(fù)載中的功率公式施加恒定電壓：P = V2/R，或 V = √PR。

但是，當(dāng)負(fù)載阻抗不恒定時，如何提供恒定功率？例如，在寒冷氣候下在室外氣泵上保持溫暖的LCD顯示屏?xí)r會出現(xiàn)這個問題。當(dāng)加熱元件改變溫度時，其電阻也會發(fā)生變化，從而使恒定功率的輸送變得復(fù)雜。電阻的變化由加熱元件的溫度系數(shù)表征。如果施加恒定電壓，則輸送到負(fù)載的功率與負(fù)載電阻成反比，如公式預(yù)測的那樣。 在許多應(yīng)用中，施加功率的變化（在限制范圍內(nèi)）是可以接受的，但為了減少這種變化，您必須允許施加的電壓隨負(fù)載電阻而變化。該方法利用了傳統(tǒng)的控制回路（圖 1）。對于線性穩(wěn)壓器，誤差放大器將輸出電壓樣本與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，并強(qiáng)制輸出級在恒定電壓下提供負(fù)載電流。然而，為了保持恒定功率而不是恒定電壓，我們必須將功率整合到反饋網(wǎng)絡(luò)中。然后，誤差放大器將輸出功率樣本與基準(zhǔn)電壓源進(jìn)行比較，并驅(qū)動輸出級以保持它們相等。

圖1.穩(wěn)壓器的反饋回路。

圖2中的功率調(diào)節(jié)器提供恒定功率，該功率與施加在V處的電壓成線性比例電源組.（比率為電源輸出/V電源組= 1W/V.）該穩(wěn)壓器可提供高達(dá) 100mW 的功率，以高達(dá) 10V 的電壓和高達(dá) 500mA 的電流驅(qū)動 10Ω 至 100Ω 的負(fù)載。

圖2.功率調(diào)節(jié)器的反饋環(huán)路。

圖3顯示了幾個V值的輸出功率與負(fù)載電阻的變化電源組電壓。它表明，負(fù)載功率在 50：1 的負(fù)載變化中保持相當(dāng)恒定，并且對于許多不同的功率設(shè)置。

圖3.圖2所示負(fù)載范圍（10Ω至500Ω）和各種V值的功率輸出電源設(shè)置。

該電路的關(guān)鍵是高邊功率和電流監(jiān)視器IC1（MAX4210），其中包括產(chǎn)生與瞬時負(fù)載功率成比例的反饋電壓所需的電路。它包含一個測量負(fù)載電流的電流監(jiān)視器、一個測量負(fù)載電壓的緩沖器和一個將兩者相乘的模擬乘法器，產(chǎn)生與負(fù)載功率成比例的輸出電壓。電流監(jiān)視器為高端型，其中檢測電阻連接到負(fù)載的“熱”側(cè)，而不是低（接地）側(cè)。因此，高邊監(jiān)視器可避免在接地路徑中增加不必要的電阻。

所示IC1版本（多個版本之一）的電流檢測放大器增益為25：對于1Ω檢測電阻，放大器輸出為每安培電流25V。放大器驅(qū)動高增益達(dá)林頓對，以最大限度地減小基極電流，基極電流流入負(fù)載，但不流過檢測電阻。

功率測量的第二個輸入是負(fù)載電壓，通過電阻分壓器進(jìn)行監(jiān)控，比率為1：25。該電壓在內(nèi)部與電流信號相乘，產(chǎn)生與負(fù)載功率成比例的輸出：

VPOWER = (VIOUT × 25) × (VOUT/25) = IOUT × VOUT. (1 volt per watt)

通過控制驅(qū)動至輸出級，誤差放大器強(qiáng)制IC1輸出（與負(fù)載功率成比例）等于VPOWER SET時的參考信號。V+ 電源電壓 （18V） 將最大負(fù)載電壓限制在大約 15V。RLIMIT1 和 RLIMIT2 將負(fù)載電流限制在大約 120mA。

該電路設(shè)計用于低功耗應(yīng)用（至100mW），負(fù)載阻抗范圍很寬。但是，它可以輕松擴(kuò)展，以適應(yīng)廣泛的負(fù)載電流、電壓和功率范圍。為此，將電流檢測電阻調(diào)整為大約50mV的中間值（該電阻兩端的電壓必須<150mV）。同樣，應(yīng)調(diào)整R1–R2比，使IC1的電壓約為500mV（200mV至1V產(chǎn)生IC1規(guī)定的精度）。

其他版本的IC1包含不同的增益值，這會影響功率輸出與應(yīng)用的功率輸出之比在電源組水平。最后，您必須根據(jù)需要考慮和修改 R 的功率處理能力限制1和輸出晶體管。該技術(shù)不僅限于所示的線性穩(wěn)壓器;它同樣適用于許多開關(guān)穩(wěn)壓器，可實現(xiàn)更高的輸出功率和更高的效率。