設計實例(DI)專欄的作者們最近探討了多種使用“嶄新的閃亮按鈕”進行電源開/關控制的可能性，其中許多都基于Nick Cornford的“
按下去再按上來，這種開關有哪些門道？”
這些想法很有意思，也啟發了另一種思路。圖1將單按鈕電源控制的概念進一步擴展，它利用一個按鈕為每千瓦的可變交流電提供六位分辨率，適用于電熱毯、燈光調光、電機調速等可調應用。我喜歡這個設計，因為生活中除了開/關之外，還有更多位(甚至六位)的開關嗎？
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圖1：通過一個簡單的按鈕控制可變交流電源。按下S1時，計數器U1以210/120Hz=8.5秒的周期遞增計數64個DAC代碼，并在釋放S1時停止在任意選定的功率設置上。
功率控制方法
圖1中采用的電源控制方法是通過晶閘管Q3實現的可變交流相位角導通。其接線方式與傳統方式相同，只是由CMOS計數器U1驅動的6位DAC代替了通常的相位調節電位器。與Q3不同，DAC電路不是雙向的，因此需要D1-4整流器為其提供直流電，使其保持工作狀態，并以60Hz的頻率進行計數。
Q3滿功率效率約為99%，但其最高結溫額定值僅為110°C。因此，如果預計輸出負載超過200W，則需要對Q2進行充分散熱。
通過按住開關S1，可將U1調整至所需功率設置。這將D1-D4橋式整流器輸出的120Hz全波整流信號接入由R2、R3和U1內部同相q0輸入緩沖器組成的施密特觸發器。
隨后，U1的紋波分頻器鏈對120Hz信號進行分頻，使觸發器q5以120/25=3.75Hz的頻率切換，q6以120/26=1.875Hz的頻率切換，依此類推，直到q10以120/210=0.117Hz的頻率切換。這使得從0(=完全關閉)到63(=完全開啟)的完整代碼周期的上升時間為8.5秒。同時，U1的計數器對來自開關S1的原始信號進行數字積分，可抑制開關觸點抖動。
當達到所需的功率設置(燈泡亮度、電機轉速等)時，只需松開按鈕即可！但是，由于下級計數器的切換速度相當快，可能需要一些練習才能在第一次嘗試時準確達到目標設置。
DAC拓撲
該DAC拓撲結構設計簡潔。僅由六個(R4至R9)二進制加權電阻即可組成一個求和網絡，該網絡可為Q1Q2組成的互補電流模式輸出緩沖器提供0V至15V的輸入。
Q1為Q2的Vbe偏移和溫度系數提供標稱補償，并提供足夠的電流增益，以便在求和網絡中使用兆歐級的電阻。這一點非常重要，因為DAC的運行功率基本上是從Q3的相位控制信號中“竊取”的。
你可能已經注意到了，這種設計巧妙地避免了獨立電源的需求，但僅能為U1等元件提供微安級電流。因此，一個節能的拓撲是絕對必要的。
DAC參考級Z1在如此匱乏的供電條件下表現驚人。盡管偏置只有個位數的微安電流，它仍能維持穩定的電壓調節性能，這對于一個只要11美分(單價)的器件來說實屬難得。與此同時，U1僅需數十納安的微弱電流即可穩定工作。
首次通電時，R11和C3提供初始復位至OFF。
說到這兒，你可能會想：這個方案真的比一個帶旋鈕的簡單電位器更好嗎？對了，可千萬別忘了還有“嶄新的閃亮按鈕”這個附加價值。
責編：Ricardo
