恒功率驅動器簡單、高效且價格低廉

電流檢測放大器和乘法器組合（MAX4211F）檢測負載兩端的電流和電壓，并在其輸出端（POUT）之一提供與這些變量的連續(xù)乘積成比例的電壓，即與負載的瞬時功率成正比。外部運算放大器產生相應的PWM（脈寬調制）輸出信號，用于控制與負載串聯的p溝道MOSFET。

執(zhí)行器和傳感器系統(tǒng)有時包括阻性負載，無論負載的電阻值如何，都需要可控的恒定功率驅動器。如果該值隨工作條件而變化，也可能隨其最近的工作歷史而變化，那么對施加的電壓或電流進行簡單的控制和調節(jié)不足以確保提供恒定功率。圖1所示電路利用此類負載的阻性特性提供恒定功率，并提供可變占空比的斬波直流驅動，實現簡單、低成本和高效率。

圖1.該電路在文中所述的限值內向負載提供恒定功率。

電流檢測放大器和乘法器組合（MAX4211F）檢測負載兩端的電流和電壓，并在其輸出端（POUT）之一提供與這些變量的連續(xù)乘積成比例的電壓，即與負載的瞬時功率成正比。

雙通道運算放大器（MAX4163）的一半產生恒定頻率（約300Hz）的偽鋸齒信號，連接到MAX4211F輔助比較器的同相輸入。另一個運算放大器（下半部分）用作誤差放大器，對功率信號求平均值，然后將其與控制基準進行比較，同時放大差值。誤差放大器輸出連接到輔助比較器的反相輸入，后者進而產生PWM（脈寬調制）輸出信號。該PWM信號驅動一個與負載串聯的P溝道MOSFET。

電路應用得到簡化，因為負載具有一側對地，并且控制輸入是低電平直流信號（或微控制器生成的PWM控制信號）。控制電路需要約1mA電流，由+5V電源供電。

電路的功率限值由電源工作電壓范圍、其工作的最大允許峰值負載電流以及負載電阻值定義。電源電壓范圍為8V至24V，由MOSFET特性和MAX4211F輸入（IN）的動態(tài)電壓范圍設置。（該范圍涵蓋了工業(yè)和儀器儀表系統(tǒng)的大部分直流電源。峰值負載電流為4A，由MAX4211F檢流輸入端的電壓動態(tài)范圍和檢流電阻的選定值（本例中為25mΩ）共同決定。

給定所需的功率水平，電壓和峰值電流限值為每種情況下的負載電阻設定邊界。最小允許負載電阻由預期最大功率電壓與峰值電流限值（4A）之比給出。電路可以調節(jié)的最大負載功率大約是預期最小功率電壓除以預期最大負載電阻的平方。

在任何情況下，電路中的最大功率損耗在檢測電阻中為0.4W，在功率MOSFET中為0.8W，總計為1.2W。帶控制電壓輸入（V續(xù)） 在 0.5V 時，如圖所示的電路向 6Ω 負載提供穩(wěn)定的 10W，當電源電壓從 8V 掃描至 24V 時，穩(wěn)定在 ±1% 以內。它可以為相同的負載提供穩(wěn)定的60W ±0.2%（V續(xù)= 3V），但只能通過 19V 至 24V 的電源電壓范圍。從 22V 到 24V 和 V續(xù)= 4V，可提供高達 80W ±0.2% 的功率。

電源電壓為 16V 和 V續(xù)= 0.5V，輸出功率保持在10W ±1%，負載變化范圍為4Ω至12Ω。電源電壓或負載變化引起的功率調節(jié)值變化大多由MAX4211F乘法器的非線性引起，且在IC規(guī)定的誤差限值內。

審核編輯：郭婷