此设计实例(DI)通过将倒置的LM337稳压器与一个简单的(仅一个通用芯片)PWM电路合并,形成了一个20V、1A电流源,从而走上了功率处理DAC的不寻常道路。它适用于磁铁驱动、电池充电和其他可能受益于灵活且廉价的计算机控制电流源的应用。它得益于Bob Pease的著名杰作所具有的精确内部电压基准、过载和热保护功能!
全速(PWM占空比=1)电流输出精度完全由R4的精度和LM337内部基准的±2%(最低保证,通常要好得多)精度决定。因此,它与逻辑电源的精度(有时不稳定)无关,而基本PWM DAC通常并非如此。
图1显示了该电路。
图1:LM337与通用六路逆变器配合使用,可制成廉价的1-A PWM电流源。(*=1%金属膜)Iout = 1.07(DF – 0.07), Iout > 0
ACMOS逆变器U1b至U1e接受10kHz PWM信号,为U2电流调节器生成与PWM占空比(DF)成比例的-50mV至+1.32V“ADJ”控制信号。当然,通过适当调整C1和C2,可以适应其他PWM频率和分辨率。请参阅下面的“K”系数算法。
DF=0驱动ADJ>1.25V并导致U2输出337的最小电流(约5mA),如图1的标识。
Iout = 1.07(DF – 0.07)
设置7%的零点偏移是为了确保DF=0能够稳固地关闭U2,尽管其内部基准和+5V电源轨之间可能存在不匹配。像337这样的负稳压器有时需要正控制信号,我一直都觉得很奇怪,但在这种情况下确实需要。
U1a生成PWM信号的反转,提供主动纹波消除功能。由于纹波滤波器C1和C2电容的规格是根据8位和10kHz PWM频率选择的,因此为了使该方案能够以不同的频率和分辨率正常工作,电容需要乘以系数K:
K = 2(N – 8) (10kHz/Fpwm)
N = bits of PWM resolution
Fpwm = PWM frequency
LM337的额定电流为1.5A,如果需要更大的电流,只需更换一个更耐用的电源适配器,并使R4=0.87Ω即可。但是,要获得比该限制更高的电流,需要并联多个337,每个337都要有自己的R4,以确保均等的负载分配。
最后,谈谈发热问题。U2应充分散热,散热量等于输出电流乘以(24V–Vout)差值,最高瓦数可达两位数,因此不要在散热器面积上吝啬。337在结温高于150℃时会自动热关断,因此U2绝不会烧坏。但无论如何都要确保它能通“spit test”,这样它就不会在你意想不到(或最不希望)的时候关机!
(原文刊登于EDN美国版,参考链接:1-A, 20-V, PWM-controlled current source,由Ricardo Xie编译)