开关模式热线恒温器

接线图 2024年10月20日 19:24 36 admin

　　　我们看到恒温器设计将传感器和加热器的功能融合到一个器件中：FET、BJT，甚至是一段简单的细铜线。使用晶体管作为组合传感器和加热器的恒温器设计的一个固有优点是，无论它是以线性模式还是脉冲模式运行，几乎都可以保证高效率。
　　发生这种情况的原因很简单，因为当功率传递装置和加热器结合在一起时，耗散的功率不会被浪费。相反，根据定义，它只是更多的热量。结果：接近 100% 的效率是不可避免的！遗憾的是，热线恒温器的生活并不那么简单。虽然它也融合了传感器和加热器，但它们与传递装置保持分离。因此，它在线性模式下工作时耗散的功率对加热没有任何贡献。它完全被浪费了，从而降低了效率。避免这种低效率的潜力使开关模式成为一种有趣的可能性。

开关模式热线恒温器第1张

　图 1 与线性恒温器有许多共同之处：“热线恒温器：使用细铜线作为集成传感器和加热器进行温度控制”，其示意图如图 2所示。

开关模式热线恒温器第2张

　　图 2线性模式热线恒温器，使用40 AWG 铜线的温度系数和 I 2 R 加热作为熔融传感器/加热器。
　　它们与铜线熔合加热器/传感器的各自接口基本相同。不同之处在于运算放大器 A1a 控制 Q1 的方式。
　　在图 2 中，R1 和 R5+R6 之间的温度相关电压差由 A1a 线性放大，并施加到 Q1 的栅极，以线性强制热线加热以匹配 R5 上拨入的设定点。结果是良好的温度控制，但 Q1 上的功耗也高达 10 W。
　　相比之下，在图 1 中，通过 R7 围绕 A1a 的正反馈迫使放大器根据相同的误差信号将 Q1 完全锁定为 ON 或 OFF。这个简单的差异足以提高加热效率，与图 2 不同，图 1 中的 Q1 不需要散热器，整个电路仅靠一半的电源电压运行。
　　加热效率取决于热线长度，范围从 5 英尺的 83% 到 15 英尺的 94%。这些数字与线性版本相比效果很好，线性版本的最大值为 50% 左右。
　　同时，转换器和线性转换器的校准顺序保持不变：
　　首次通电前，让传感器/加热器完全平衡到室温。
　　将 R4 和 R5 完全逆时针 (CCW) 设置。
　　按住 CAL NC 按钮。
　　打开电源。
　　慢慢地顺时针转动 R4，直到 LED 第一次闪烁。
　　释放 CAL。

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