某恒压恒流电源的电路图及解释.doc

图解电源（转贴,讲得非常好）电源是最常用的电器，作用是把220V交流转变成需要的直流电，供各种电器使用。除了商品上各种独立的电源外，我们常见的各种适配器、充电器、机箱里用的模块化的（比如计算机用的），都可以认为是电源。 对于动手一族（DIY族），电源不仅是最常用的工具，往往也是DIY的对象。也就是说，电源本身构造相对简单，往往可以DIY。 按照类别，电源可以分成线性电源和开关电源两类。线性电源是先采用工频变压器降压，然后整流滤波，再用线性调整管进行稳压的方式，性能可以做得比较好。开关电源是先整流滤波，然后高频振荡，再变压，再整流滤波。由于初始滤波电容电压比较高，因此比能量比较大所以体积比较小，更因为高频振荡频率比工频高得多，因此变压器的体积和重量大大减少，再加上可以采用PWM反馈调节的方式，使得开关电源的效率很高，因此也不需要大体积的散热片，这样，开关电源的体积、重量与同功率的线性电源比大大减少。但是，由于采用高频振荡，其谐波很可能向外发射或通过输出电源和输出电源传到外部，对通讯设备造成干扰。 值得注意的是，这种干扰并非是全频段的，而是在一些频率上（主要是谐波）有干扰。同时，由于开关电源频率的不确定性，因此干扰频率也是不确定的，大多是变化的。因此，不能简单的用收音机或者电台检查几个频点没有发现有干扰，就能确定某开关电源对通讯设备没有干扰。正规的检查方法是要用频谱仪。 另外，有些电源是固定输出的，有些电源的电压可以在一定范围内可调，还有一些电源可以从0V起调。可调的线性电源要解决好低压输出效率低下的问题，而可调的开关电源要解决大范围占宽比变化的问题。 大部分电源具备输出显示。一般至少有一个电压表，也有的具备电流表，也有的是电压电流可以转换。根据电压、电流表的类型，可以分成模拟显示电源和数字显示电源，前者用模拟表头显示，而后者用数字表显示。数字显示电源有的是3位显示，也有高精度一些用4位表头显示，甚至更高的位数。高分辨的数字显示电源可以很方便的测量各种电器在不同电压下和不同状态下的耗电，或者可以很方便的测量各种元器件的V-I特性曲线，比如二极管、稳压管的正反向特性，FET、VMOS管的转移特性等。 现在有很多数字电源，即不仅电流和电压表是数字的，而且输入也是数字的。当然，并非数字电源一定是开关的，二者是不相干的，因为数字电源也可以是线性的。数字电源的优势是可以精确的设置电压电流值，多组设置值可以存储起来，甚至可以程序控制（程控电源），完成自动时序输出或者自动测量功能。 还有一类电源，本身带有充电功能，而且在交流电停电后，可以自动转为电池输出，这样就实现了不间断电源的功能。等到交流电来电后，会自动想电池充电，充满后保持浮充状态。电源的最主要的特性参数，就是（最大、额定）输出电压、（最大、额定）输出电流、（最大、额定）输出功率。选择时一定要看说明书或者标牌，而不能只看模拟表头的指示范围，因为电压表和电流表必须留有显示余量，比如额定20A的电源往往用30A满度的电流表，所以不能看表头是30A的就认为该电源可以输出30A。电源其它的特性包括输出的准确性、稳定性、纹波和噪音、温度变动特性、电压调整率、负载调整率（输出电阻）等。 本贴余下的内容，就是根据电源的电压、电流和功率之间的关系，描述一下常见的几种类别电源的外部特性，这些电源是：普通电源、保护电源、维修电源、万能电源、象限电源，以便选购和使用时参考。 图：程控数字恒压恒流线性电源，0-32V，0-3A。下载 (914.12 KB)2007-11-10 19:30收藏 分享 评分 Are you ready?回复 引用 订阅 TOP jetchen 发短消息 加为好友 jetchen 当前离线 UID5帖子381精华5积分88761阅读权限150来自英山在线时间835 小时注册时间2007-4-6最后登录2010-4-20超级版主2# 发表于 2007-11-10 18:39 | 只看该作者 普通电源。普通电源都是电压源，或者叫恒压电源，额定电流就是最大输出电流。所谓恒压电源，就是说无论输出有无、负载大小，输出电压保持恒定不变。当然，任何“恒定”都是相对的，由于电源都有内阻，因此不可避免输出会随负载增大而少许下降。 有些普通电源的输出电压是可以调节的（旋钮在面板上），或者是可以微调的（有微调孔）。即便不可调的电源，也有可能通过改变内部的电阻等元件实现微调。当然，这样的调节不建议范围过大，尤其是线性电源，调节高了会使得电压余量不足产生大电流消顶现象，调节低了会降低效率、发热严重。普通电源，如果没有任何保护措施，则随着负载的加重，输出电流可以超过额定电流许多，产生过热甚至烧坏。当输出短路后，瞬间电流也非常大，这样就比较危险，会烧坏外部电器，或者对烧坏电源本身，或者熔断保险。 为了防止过流或短路，有些电源具备限流保护，这样即便输出短路，也可以把电流限制在安全范围内，不仅对电源本身，也对外电路不至于造成过流。但有些电源的限流机制做的不是太好，对于短路保护无效，电流仍然很大。Daiwa SS-330W，尽管有保护，但短路后电流仍然有15A，因此没有归到保护电源（见下）一类。下载 (654.26 KB)2007-11-10 19:30下载 (37.53 KB)2007-11-10 18:40 本帖最后由 jetchen 于 2007-11-10 19:30 编辑 Are you ready?回复 引用 评分 TOP jetchen 发短消息 加为好友 jetchen 当前离线 UID5帖子381精华5积分88761阅读权限150来自英山在线时间835 小时注册时间2007-4-6最后登录2010-4-20超级版主3# 发表于 2007-11-10 18:41 | 只看该作者 保护电源保护电源也是一种恒压电源，正常输出时与普通电源一样，但一旦有过流或短路发生，其内部将产生保护动作，完全切断输出。 保护动作后，有些电源需要把负载撤掉后才能有输出（自动恢复） 有些电源具备一个恢复按钮，需要手动按一下才能恢复。如果此时外部负载正常，则恢复成功，否则重新进入保护状态。 有些电源自己可以定时自动恢复（比如每间隔1秒自动发出一个恢复脉冲），如果外电路正常则恢复供电，但若不正常则将重新触发保护机制，继续回到保护状态。下载 (652.2 KB)2007-11-10 19:31Are you ready?回复 引用 评分 TOP jetchen 发短消息 加为好友 jetchen 当前离线 UID5帖子381精华5积分88761阅读权限150来自英山在线时间835 小时注册时间2007-4-6最后登录2010-4-20超级版主4# 发表于 2007-11-10 18:42 | 只看该作者 维修电源。维修电源也就是恒压恒流电源，即CVCI电源（Constant V、Constant I），而且电压和电流都是可调节的，可调范围都很大，一般是从0调起。所谓恒流电源，就是电源试图把输出电流维持在设定值。负载越重，则输出电压就越低，输出功率就越小。 维修电源的外观特点是不仅有电压调节旋扭，也有电流调节旋钮，有些具备粗调、细调双钮，也有些是多圈可调的，当然也有是数字输入的。 当负载比较轻的时候，电源表现为恒压输出，负载逐渐加重则电流逐渐加大，直到到达设定的电流值（限流值）时，就达到了转折点，此后若负载继续增加，电流也不再增加了并保持恒定，然后电压开始下降，这就是恒流区域。直到输出短路，输出电流也保持在限流值。这样，此种电源就又是恒流电源了，即只要输出负载是在一个范围内，输出电流是不变的。 维修电源的电压设置，就是开路，一边看表一边调节电压（模拟输入电源）；限制电流的调节，一般要把输出短路，再一边看电流表一边调节电流旋钮。当然，对于数字维修电源，直接用键盘输入电压、电流值就可以完成设置，或者可以调出实现存好的设置，或者可以通过计算机来控制。维修电源的好处是不言而喻的，即不怕短路，而且短路电流就是限制电流，而且这个电流可以随意调节，这样就可以调节到电器最大的用电电流，不用担心烧坏电器。比如在修理一个半导体收音机时，可以把限制电流调节到20mA。当收音机出现过流或者短路故障时，最大电流绝不会超过20mA，因此不用担心烧坏，而且可以直接读出当时的电压和电流，便于维修。 由于其恒压恒流特性，维修电源也非常适合给锂电池充电。其实，锂电池充电器就是一个特定的恒压恒流电源（当然具备一些特有的附加功能）。比如有一组10.8V、3Ah的锂电池组，想以0.5C充电，就可以设置到12.6V（=4.2*3）、1.5A，直接接上充电即可。开始充电时由于电压较低，处于恒流状态，当电压上升到12.6V时达到转折点，此后转入恒压状态，电流逐渐减少，当电流比较小的时候就可以认为是充满了。但便长时间接在电源上不取下，也不会过充，电流将越来越小最后非常接近于0。 如图所示，红色表示最大的可能输出（往往稍大于额定值），而两条粉色线分别表示高电压小电流的设置和小电压大电流的设置。 维修恒压恒流电源还是很常见的，比如这款胜利的VC305DQ，输出最大30V、5A，但都可从0起调，比如设置在12V、1A。 下载 (650.75 KB)2007-11-10 19:32下载 (24.81 KB)2007-11-10 18:46Are you ready?回复 引用 评分 TOP jetchen 发短消息 加为好友 jetchen 当前离线 UID5帖子381精华5积分88761阅读权限150来自英山在线时间835 小时注册时间2007-4-6最后登录2010-4-20超级版主5# 发表于 2007-11-10 18:50 | 只看该作者 万能电源万能电源其实就是指在恒压恒流的基础上，再增加一个恒功率，是自己为了说明问题方便而起的名字。这样的电源就是三可调电源，或者是三限制电源。 如图所示，红色表示最大的可能输出曲线（往往稍大于额定值），而粉色线稍小的电压、功率和电流设置时的负载增加曲线。 如果电压或者电流或者同时电压、电流设置的比较小，使得其乘积都没有超过功率的设置值，或者没有超过最大额定功率，那么功率限制功能将不发挥作用，此时该电源就与普通的维修电源表现无异，因此可以说维修电源是万能电源的一个特例。 限制功率的原因，一方面是因为有些用电设备有这样的需求，或者有些用途有这样的要求（比如各种不同电阻的恒功率老化测试）。另外一方面，限制功率也是缩小体积、减少电源本身成本的一种方法。或者也可以这样说，传统的维修电源在高压小电流的场合下，或者在低压大电流的场合下都有功率上的扩充的余地，因此这样做也能充分发挥电源的潜力。当然，为了能达到恒功率输出，往往需要数字电源，因为功率是电压和电流的乘积，用模拟电路较难做出，精度也不高，而对于数字电源就比较好办，因为内部常用单片机作为核心控制器件。 恒功率输出的设备不是很多，我这个高压电源可算成一个。这个电源最大电压输出3000V，最大电流输出0.4A，但不能同时达到，否则就有1200W了，因此，限制到最大400W。实际上，到底限制在多大功率是可以调节的。下载 (669.8 KB)2007-11-10 18:53下载 (776.37 KB)2007-11-10 19:35下载 (669.3 KB)2007-11-10 19:05Are you ready?回复 引用 评分 TOP jetchen 发短消息 加为好友 jetchen 当前离线 UID5帖子381精华5积分88761阅读权限150来自英山在线时间835 小时注册时间2007-4-6最后登录2010-4-20超级版主6# 发表于 2007-11-10 19:08 | 只看该作者 象限电源至此，每后面一个电源的功能都包含前一个，或者说，每前一个电源都是后面电源的特例。本处的象限电源也不例外，也是恒压恒流的，但在另外三个象限做了扩展。 在第I象限，就是常规的恒压恒流电源，输出为正。 在第III象限，也比较容易理解，就是电压和电流反向了，都变成负的了，输出功率还是正的（负负得正）。 比较不常见的是第II象限和第IV象限，电流为正则电压为负，而电流为负时电压为正了，这样输出功率就是负的，说明不仅电源没向外电路做功，而是外电路向“电源”做功了。 比如在第II象限，电流还是正的（即向外输出），但电压为负，即不仅电源不输出电压，而且被反向加压。而且此时仍能保持电流的恒定，这样其实就成为恒流电子负载了。 当反向电压继续被加，达到设定值时，这个电源的特性将从恒流管转变成为稳压管（特性为负）了。 对于第IV象限，很类似第II象限。比如若输出设置在12V，电源将极力维持在12V，无论外边是加负载（Sourcing，此时电流向外流出），还是灌（Sinking，此时电流从外向内），电压都位置12V不变，除非电流超过了设定值。这就是最上边红色横线所代表的。Keithley 236就是这样一款设备，电压范围正负100V，电流范围正负100mA。下载 (936.13 KB)2007-11-10 19:15下载 (572.12 KB)2007-11-10 19:15Are you ready?回复 引用 评分 TOP jetchen 发短消息 加为好友 jetchen 当前离线 UID5帖子381精华5积分88761阅读权限150来自英山在线时间835 小时注册时间2007-4-6最后登录2010-4-20超级版主7# 发表于 2007-11-10 19:18 | 只看该作者 某恒压恒流电源的电路图及解释如下图（很抱歉传了一个旋转后的，因为我想尽量让图大一些，但不旋转贴不上来。第3个附件就是没旋转的，但只能压缩上传）IC1就是恒压调整部分，2脚的检测电压与3脚的设置电压比较，若超出则减少输出，否则电压保持设置值。设置电压的调整为P1和P2，设置基准来自15V，通过W2可以微调。IC2是恒流调整部分，2脚的检测电压与3脚的设置电流比较，若电流超出则减少输出维持电流恒定。电流采样来自0.15欧、5W电阻。P3是电流设置电阻，而W1为设置微调。T8是恒压指示，开路和小电流时发亮。一旦