隔离式交流电线性功率控制

隔离式交流电线性功率控制是一种在特定条件下使用有源器件，如MOSFET，进行高效功率调节的技术。虽然在器件的线性区域进行功率控制通常效率不高，但当需要在较窄的功率范围内进行调整时，这种方法可以提供稳定且精确的控制。例如，对于45W电烙铁，如果我们要将其功率控制在35W至45W之间，通过有源器件损耗的功率可能只在0.1W至4W之间，这在某些应用中可能是可接受的。 在这种设计中，电路的关键组件是VOM1271光电耦合器。这种器件具有较高的输出电压（最大8.4V）和输入正向电流(IF)与输出短路电流(ISC)之间的线性关系，如图2所示。光电耦合器作为一个隔离元件，确保了电源侧和负载侧的安全隔离，避免了地线间的直接电气连接，从而提高了系统的安全性。 VOM1271通过简单的电流源驱动，其输出电压可以驱动阈值电压(VTH)小于8V的MOSFET，例如Q3和Q4。MOSFET在栅源电压(VGS)超过阈值后，漏极电流会急剧增加，但VGS的变化相对较小，这是MOSFET线性工作区的特点。Q3和Q4的跨导决定了其漏极电流随栅极电压变化的灵敏度。通过调整光电耦合器的输出电压，可以改变Q2的栅源电压，进而控制Q3和Q4的导通程度，实现功率的线性调节。 然而，MOSFET的栅源阈值电压存在差异，即使在同一批次中也是如此。为了补偿这一问题，可以通过微调光电耦合器的驱动电流，确保Q2的偏置能够适应不同MOSFET的阈值电压，以保持期望的功率输出。这样，即使器件参数有所变化，系统也能保持稳定的工作状态。 隔离式交流电线性功率控制技术在需要在有限功率范围内进行精确控制的应用中找到了它的用武之地。它利用了光电耦合器的线性特性以及MOSFET的线性工作区，实现了安全、可靠的功率调节。这种技术常见于电源管理、电机控制、照明调节等场合，尤其是在对功率精度和系统隔离有较高要求的系统中。