TA的每日心情 | 开心
2019-11-19 15:19 |
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恒流电路在电源中的应用
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6 c: I3 O; z, x由于市场需求，电源模块越来越追求宽电压输入，宽电压输入就会导致供电电流随输入电压变化而变化，为了高电压和低电压输入的情况下，都能获得恒定的供电电流，在输入端加一个恒流电路，以获得性能的一致性。* a" V3 w- M/ h. K; e' k9 y' \
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理想的恒流源
% v; ^3 E$ j+ O# }2 _7 d( d理想的恒流源是电流不随输入电压的变化而变化，不受环境温度的影响，内阻无穷大。但是，实际中的恒流电路跟理想的还是存在差距，所以要根据实际应用选取合适的恒流源电路。
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( t( H" P. Q4 L% Q几种简单的恒流源介绍
4 m9 F8 Q4 P1 [+ W0 T, P |) ?! [由两个三极管组成的恒流源电路，如电路图1+ j; [- Q' K, f
![]() . P$ q# x# @8 b+ u4 {
图 1* Y* q7 b+ @+ {- ]8 y' b
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由两个同型号的三极管，根据三极管Vbe电压相对稳定，以及三极管的基极电流相对集电极电流较小的特点，组成一个电流相对恒定的恒流源，电流Io=Vbe/R1；这个恒流源没有用到特殊器件，两个三极管和两个电阻组成，成本低，电流Io可调；缺点是Vbe的大小会随电流及温度的变化而变化，电流大Vbe大，温度低Vbe大，所以不适合用在精度要求高的地方。( t; Z7 w" D0 P- W% Q
$ v! |. E" A# p' M$ p2 b4 s由稳压管组成的恒流源电路，如电路图29 g9 d- E/ m. m6 {$ E. b
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/ a! e. k/ h( ]" e$ D) M7 \图 24 V9 n; ?; D; h1 [! v# n& H
( b% i; x$ o) ^4 d此恒流电路主要是运用了稳压二极管上的电压较稳定特性，以及三极管Vbe的稳定性，组成的恒流电路，Io=(Vd-Vbe)/R3;此电路优点是成本低，电流可调，缺点是温度特性差，稳流精度不高，适用于对精度要求不高的场合。, C: K. a# }/ B0 ?( V* V' ]
由TL431组成的恒流源，如电路图3
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+ C) v! h+ z+ I图 33 D9 y8 b# c( L* \7 ?' X* Q1 r
& ^0 J" d: U9 i6 N- u1 hTL431提供一个基准电压Vref，组成一个恒流源，电流Io=Vref/R2。
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由三端稳压器组成的恒流源，如电路图4
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2 ]% d4 n+ J' L& x图 4& l2 d8 E! R9 @8 Y. U
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三端稳压器提供一个恒定电压Vout，组成一个恒流源，Io=Vout/R1。) T9 T4 n& @( S6 m* W
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以上都是一些比较常见的简单的恒流源，而且有一个共性，稳压精度都不高，电流Io也不大。除了以上列举的几个，还有其他类似的恒流源，但万变不离其宗，都是以一个恒压源为基准组成，在此就不一 一列举。: w6 b" |+ ~% ~1 z: E
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在应用过程中，如果需要高精度、大电流的恒流源，可以使用一个运放，组成一个高精度、大电流的恒流源，如电路图5
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图 5
2 U; s8 L3 H9 \3 W0 @; V5 p5 W5 ]( ^" D: a o4 r
使用运放组成的恒流源，Io=Vref/R1。
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, @( e' q$ x$ y6 S: y3 G2 N恒流源在宽电压输入模块中的应用- R& E$ j9 ~5 y
在模块电源中，小功率电源的短路保护一般不外接短路保护电路，这种模块的特点是功率小，体积小，成本低；适合当前竞争激烈的市场；然而它们本身存在一个致命的特点，短路保护功能和启动能力存在矛盾，启动能力强，短路保护就会变差；短路保护变强，启动能力就会变弱。特别是在需要超宽电压范围输入的情况下，启动能力跟短路能力更不好兼容。) B" p3 L! r/ f) n; r
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举个例子，E4805UHBD-15W，18~72VDC输入，15W输出的模块电源，如果是用电阻加电容组成RC启动电路如图6，电流会随输入电压的变化，低压和高压短路时，打嗝周期会相差很大，短路功率高压输入时会较大；调好低压启动能力和短路保护后，高压短路保护就会变差，启动能力超强，反过来调好高压启动和短路能力，低压的短路保护能力很好，但是，启动能力很差，会出现启动不良现象。7 L# K2 X7 g* B/ n) L- H+ _0 |8 D
![]() , R8 P5 W" @7 i3 N6 q" e
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图 6
- U x; t0 u/ g% ~4 i5 ?, o5 R" ^3 }
' m8 w4 P' B# y Y% ]! t( y为了解决以上矛盾，把启动电路改为用一个恒定电流的电路替代，如图7，输入电流基本不会随输入电压的变化而变化，两种启动电路，低压提供相同的启动电流，高压短路时，第二种启动电路的短路功耗会小很多，低压和高压的短路周期也会较接近。8 Y, @. E* k3 T" g& _ K0 i, u
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图 71 z) H+ r$ R3 k$ E$ y3 C. i( T
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如图8、9所示，是采用了恒流电路，测试的短路波形图，用恒流电路替代电阻启动解决了启动和短路的矛盾。% }$ X, Y3 p9 q
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7 Z8 w$ Q: Y3 U; _( h; Z) S图 8! R& \1 j7 m& X$ J2 ]4 c6 _
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图 9
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发表于 2019-7-2 08:16
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