电子科技大学
第二届“NS”杯电子设计大赛报告
简易数控恒压恒流电源
摘要：本文介绍了数控直流开关电压电流源的原理和设计，整个系统以C8051单片机为控制器，以TL494来作为PWM输出芯片和IR2110作为MOS管的驱动芯片来作为系统的核心部件，我组设计并实现恒定输出10V电压，恒定输出1A，800mA ，500mA电流的要求。整个电路系统简洁高效。能够很好的完成题目所要求指标，并具有过流保护功能。
关键字：开关电源，单片机，数控，恒压恒流
Abstract:A DC numerical control current and voltage source was introduced in this paper. In this article we introduce a theory of a DC current and voltage source and how to design. The system is made up of C8051 which play a role of microcontroller, and TL494 and IR2110 which play central parts of the system. And the whole system can output 10V voltage and 1A，500mA，800mA current。This switch power supply can accomplish the requirements well. And It has the function of current-limiting and auto-resume。
Key words: Switch Power supply, C8051, Numerical –Control, Stable –Voltage and Current
一、方案论证与比较
1）主电路方案比较（恒压部分）
主电路采用BUCK降压式电路，PWM芯片使用TL494，驱动芯片采用IR2110来驱动开关管。BUCK电路结构不变，主要方案区别在于驱动电路。（原理图见附录）
方案一：此方案使用2110高端驱动，即用自举原理进行驱动，此方案的好处在于驱动电路简单，缺点在于其电源处于空载时不能测量电压，原因在于如果开关管的Vs与IR2110的Vcc电压差小于8.3伏时，其驱动芯片的栅极驱动自动关闭，所以可以通过提高2110的Vcc来增加与Vs使其工作，而2110工作在其临界最大电压处，容易损坏芯片，不利于电路的稳定性。
方案二：驱动电路采用两端同时
输入的方法，即采用同步整流的技术
来解决自举不工作的问题，其原理是，
在MOS管后并联一个相同的整流
MOS管，用2110低端输出来控制关
断。自举不能工作的原因在于其自举
电容两端的压差在空载时不够大，那
么当其足够大时就可以正常工作了。
我们将494输出地波形分为两路，一
路直接进入驱动，一路经过反向进入2110的低端输入，这样就可以使其输出有两路，高端输出接主干路的MOS管，低端输出接整流管，这样由于二者的波形反向，当主干路的电路为低时，整流管导通接地。这样就是自举电容的电压差增大，使得驱动工作。运用同步整流技术可以很好的实现题目要求，还可以在一定程度上减小纹波。可是，电路连接复杂，调试难度大，而且自己制作反向不容易达到同步的效果。使得测试难度加大。
方案三：开关管采用P沟道，由于其是低导通，所以可以将494输出地方波反向直接送入2110驱动，采用低端输入，这样就可以避免自举的问题。而且空载时也可以测量电压。同时，该方案的外围电路设计比较简单可行，只需要在494输出时做一个反向器即可。该电路的缺点就是由于采用P沟道的MOS管使得在管子上的损耗增大，可是由于本次题目的最大输出电流只有1A，所以功耗的损耗可以忽略不计。
方案四：驱动电路采用同步整流芯片TPS2836，这种芯片具有内部同步整流功能，驱动电路大，能够适应大电流的电路，但是由于此芯片的整流电压最大只能到16V，而变压器输出电压一般要高于10V，这样使芯片工作在最大临界下，使电路可调性降低，不利于电路的稳定。
方案采用：综上所述，由于方案三电路简单易行，能够很好满足本题的要求，所以我组决定采用方案三。
2）恒流部分
方案一：运用仪表放大器来采集电压，使用INA122来进行设计，由于最大电流时1A，采样电阻采用0.1欧，进入仪放的电压是由0.1V左右，我们需要仪放输出5伏电压。那么放大倍数在50倍左右。可以实现横流的功能。但是由于此仪放需要正负供电，增大电路的复杂性，不利用系统的稳定。
方案二：采用美国国家半导体公司的LMP8645高精度电压采样芯片，该芯片能
够工作在-2—42V 的共模电压下，可以很好地满足本题目的要求，而且该芯片的外围电路简单。设计方便，使用芯片能够简化电路，使电路的模块化提高。 方案采用：因此我组采用方案二。 3）AD 采样电路
本组采用美国国家半导体公司的ADC121C021芯片，该芯片是12位高精度串行AD 芯片，并且具有多个寄存器，还具有过压警报功能。AD 供电采用TL431来供电，可以使AD 的基准电压很精确。 4）辅助供电系统
本组采用美国国家半导体公司的LMZ14023高效率开关电源芯片来为单片机系统和相关芯片供电，由于此芯片最大输出电压恰为5V ，3A 的电流输出能力，能够为单片机，AD ，DA 系统供电。使得电路系统的模块化进一步加强。
二、系统设计原理与参数计算
1）系统整体框图
2)相关参数计算
①TL494相关电路的计算及模块说明
TL494的手册告诉我们整个电源的频率取决于TL494的5,6较所接的电容和电阻，其大小决定了开关电源的开关频率。从TL494内部原理图知，其内部振荡器可以产生一个和开关频率相同的三角波，和VCC 进行比较，从而就可以产生一个方波，而三角波的频率就决定于5,6脚的电容和电阻大小，这里我们选取的是50K 的电阻和0.001uF
的电容，根据计算公式，
=
可以得到一个频率约
为20KHz 的震荡频率。由于我们提供的供电电压是16V ，所以占空比大约为62.5%。另外，为了使得输出电压不会因为突然上电产生的突变而对用电器损坏，我们设计了软启动（14脚和4脚之间）。输出方面，我们采用集电极输出，这样可以得到更大的输出电流。附录中给出原理图。 ②，开关电源电容和电感大小计算
根据本次题目要求，恒压时需要输出电压10V ，输入电压16.8V ，输出电流为1.3A(留出一点余地)，根据这些要求，可以根据电感的电气特性得到：
-
=
+
-
-
=
=
+
?
其中是电感流过的最大电流，是电感上的初始电流，这里可以取为零，占空比（D）约为0.58那么
=
然后
=
计算出的电感值大约为550uH。现在计算电容值，假设纹波为40mV，根据电容的电气特性有
?==
其中?为电容电压在开关导通时电荷的变化量。
?
?=
?是开关关断时的电容电压变化量。由此可以求得电容的大小为
=
?
这只是理论计算，实际电路要取几倍于理论值大小的电容和电感。
其他模块说明：
除了电路模块与驱动电路模块外，我们还增加了过流保护模块，主要原理是通过采样回单片机，通过单片机判断采样值是否大于临界值，如果大于，单片机则直接输出的基准电压使停止工作，从而达到过
流保护的目的。
三、软件系统
液晶的显示主要是时序的问题。其次是键盘的扫描和DA的输出。程序方面主要是通过对协议的理解从而使串行AD工作，在通过对DA的扫描和输出改变TL494的输入基准，使得能够改变输出电流。同时通过单片机对采集回来的电流的判断，可以使系统知道是否过流，从而使单片机输出基准为0V，使得TL494 停止工作。
四、调试
1)硬件调试
硬件调试使用学生电源作为电源输入，芯片与单片机用LMZ14023芯片供电。调试时运用先模块后整体的调试方法，一一排除了PWM电路模块，驱动电路模块，AD采样模块的电路问题，使得其模块均可以正常工作。最后将所有硬件模块联调，解决了一些问题。此外，此题目无论对于控制电压输出还是A/D采样回路要求都很高，其稳定性、精度直接影响最终结果。我们采取了一些抗干扰措施。例如反馈尽量短，减少交叉，每个芯片的电源与地之间都接有滤波电容，控制回路与输出回路分离，输出与地紧靠，控制地与输出地相连等措施来减少干扰。实践证明，这些措施对消除某些引脚上的“毛刺”及高频噪声起到了很好的效果。2）软件调试
由于使用51单片机进行编程，所以我们采用软件仿真加模拟的方法，由于软件调试比较复杂。我们先用软仿真排除语法差错和逻辑差错，然后通过开发板下载到单片机来调试。采取的是自下到上的调试方法，即单独调试好每一个模块，然后再连接成一个完整的系统调试。
3）软硬联调
该系统无论输出幅度控制还是采样分析都存在软件和硬件的紧密联系。软硬件都调试通过后，整个系统连接仍会存在很多麻烦。本小组先调试反馈系统，最后再看AD采样的结果，并做相应校正。
五、测试
测试仪器：泰克数字示波器，UT330数字万用表，学生用稳压电源
测试指标：10V恒压源与其纹波的大小
测试环境：室温26℃
指标测试：
1）稳压测试：
运用学生用稳压电源来调节不同输入电压，用万用表测量输出电压值，结果
测试条件：输入电压16.8V，输出电压10.04V，负载10欧姆
测试方法：为了减少纹波，用示波器的案头与接地环之间进行测试，这样减少了示波器带来的信号干扰，减少了纹波。将示波器选在测量交流信号功能下，通过检测发现电流为0.997A时纹波电压大约为40mV左右，满足题目小于100mV的要求。
效率测量：
效率为：η==
测试说明：由于时间和能力有限，我组没有完成恒流部分的设计任务，所以只提供恒压部分的测试数据。
六、误差分析及改进
电源效率方面：由于对知识的理解程度不够及技术的匮乏，本系统最好使用N沟道MOS管来做开关管（因为N沟道MOS管内阻较小），同时运用同步整流技术，这样可以减少续流二极管上的的功率损耗甚至可以去掉续流二极管，当然还应该使用软开关技术，这样可以使电源的效率进一步提高。当但是这次功率小用N管P管差别不大，用上述技术效果不明显，却增加成本。所以最后选择这个结构。
纹波方面：由于开关电源易受干扰，虽然我组先后尝试运用多级滤波器，增加滤波电容等方法，发现纹波值仍然没有显著地改变。我组认为，纹波的消减与电路的布局有很大关系，电路的布线越简单，交叉点越少，纹波越小。同时，电源控制回路不能包含在功率回路中。虽然本组做到了上述要求，可是由于电路板布线稍显混乱，导致干扰信号增强，因此在这个方面还需再下功夫。在以后的制作中，应该尽量使电路简单清晰，同时控制地与功率地应该相连，将控制回路的干扰信号送到地中。这样使电源的纹波进一步的减小。
结语：
首先，我们这次没有能完成比赛所要求的恒流部分的设计要求，但是很好的完成了恒压部分的设计要求，作品能够完成稳定输出10V电压和数字显示电压，纹波只有40mV 左右，很好地完成了题目的要求。而对于恒流部分，我们尝试运用LMP8645芯片来设计，但是由于第一次使用该芯片和缺少经验，我们没有能够成功的完成恒流。作为三名大一的同学，我们确实有很多困难，没有基础知识，没有经验，困难重重，但是我们自己初步学习了模拟电路和数字电路，从刚开始连芯片资料看不懂，到自己初步的运用芯片，从电路出现错误手足无措到一个一个检查器件知道故障排除。虽然这次比赛我们没有完成题目但是我们队友之间的信任，团队的合作精神得到了锻炼。我们学会了静下心来分析问题，解决问题。尽管队友之间有摩擦，可是每一次摩擦使我们的凝聚力更强了。这次比赛，我们的电路几乎都是自己焊，调试，设计的。我们的困难很大，可是这一路我们坚持下来了。问题没有解决时因为知识不够牢固。我们没有完成比赛，可是我们享受到了电子设计带给我们的快乐和痛苦。重要的是过程，而不是结果。我想，这就是作为大一的同学所能收获最多的东西。其次，感谢美国国家半导体公司对本次比赛的大力支持，通过运用国半的芯片，使我们的电路更加的模块化，集成化成都更高。
运用SIMPLE SWITCHER Power Module 进行仿真
仿真：LMZ14203芯片的仿真，
从上述仿真可以看出，我们的变压器输出电压在15V到17V之间，该芯片的输出电压为5V（为单片机等供电）。输出电流为1A，足以驱动上述负载，我们可以得出此时该电源的效率为90.9%，非常高。再看仿真电路图。
再看芯片特性仿真
经过对电路特性仿真的分析，我们可以清楚地看到此芯片强大的供电能力，其强大的电流输出能力和高效的工作状态，使得本系统更加稳定，也使本系统越发的简单。
附录：主要电路图和程序
整体电路图程序框图：
主要程序
底层驱动
#include "I2C.h"
//定义延时变量，用于宏I2C_Delay()
unsigned char data I2C_Delay_t;
/*
宏定义：I2C_Delay()
功能：延时，模拟I2C总线专用
*/
#define I2C_Delay()\
{\
I2C_Delay_t = (I2C_DELAY_VALUE);\
while ( --I2C_Delay_t != 0 );\
}
/*
函数：I2C_Init()
功能：I2C总线初始化，使总线处于空闲状态
说明：在main()函数的开始处，通常应当要执行一次本函数
*/
void I2C_Init()
{
I2C_SCL = 1;
I2C_Delay();
I2C_SDA = 1;
I2C_Delay();
}
/*
函数：I2C_Start()
功能：产生I2C总线的起始状态
说明：
SCL处于高电平期间，当SDA出现下降沿时启动I2C总线
不论SDA和SCL处于什么电平状态，本函数总能正确产生起始状态本函数也可以用来产生重复起始状态
本函数执行后，I2C总线处于忙状态
*/
void I2C_Start()
{
I2C_SDA = 1;
I2C_Delay();
I2C_SCL = 1;
I2C_Delay();
I2C_SDA = 0;
I2C_Delay();
I2C_SCL = 0;
I2C_Delay();
}
/*
函数：I2C_Write()
功能：向I2C总线写1个字节的数据
参数：
dat：要写到总线上的数据
*/
void I2C_Write(unsigned char dat)
{
unsigned char t = 8;
do
{
I2C_SDA = (bit)(dat & 0x80);
dat <<= 1;
I2C_SCL = 1;
I2C_Delay();
I2C_SCL = 0;
I2C_Delay();
} while ( --t != 0 );
}
/*
函数：I2C_Read()
功能：从从机读取1个字节的数据
返回：读取的一个字节数据
*/
unsigned char I2C_Read()
{
unsigned char dat=0;
unsigned char t = 8;
I2C_SDA = 1; //在读取数据之前，要把SDA拉高
do
{
I2C_SCL = 1;
I2C_Delay();
dat <<= 1;
if ( I2C_SDA ) dat |= 0x01;
I2C_SCL = 0;
I2C_Delay();
} while ( --t != 0 );
return dat;
}
/*
函数：I2C_GetAck()
功能：读取从机应答位
返回：
0：从机应答
1：从机非应答
说明：
从机在收到每个字节的数据后，要产生应答位
从机在收到最后1个字节的数据后，一般要产生非应答位*/
bit I2C_GetAck()
{
bit ack;
I2C_SDA = 1;
I2C_Delay();
I2C_SCL = 1;
I2C_Delay();
ack = I2C_SDA;
I2C_SCL = 0;
I2C_Delay();
return ack;
}
/*
函数：I2C_PutAck()
功能：主机产生应答位或非应答位
参数：
ack=0：主机产生应答位
ack=1：主机产生非应答位
说明：
主机在接收完每一个字节的数据后，都应当产生应答位
主机在接收完最后一个字节的数据后，应当产生非应答位
*/
void I2C_PutAck(bit ack)
{
I2C_SDA = ack;
I2C_Delay();
I2C_SCL = 1;
I2C_Delay();
I2C_SCL = 0;
I2C_Delay();
}
/*
函数：I2C_Stop()
功能：产生I2C总线的停止状态
说明：
SCL处于高电平期间，当SDA出现上升沿时停止I2C总线
不论SDA和SCL处于什么电平状态，本函数总能正确产生停止状态本函数执行后，I2C总线处于空闲状态
*/
void I2C_Stop()
{
unsigned int t = I2C_STOP_WAIT_VALUE;
I2C_SDA = 0;
I2C_Delay();
I2C_SCL = 1;
I2C_Delay();
I2C_SDA = 1;
I2C_Delay();
while ( --t != 0 ); //在下一次产生Start之前，要加一定的延时}
/*
函数：I2C_Puts()
功能：主机通过I2C总线向从机发送多个字节的数据
参数：
SlaveAddr：从机地址（高7位是从机地址，最低位是写标志0）SubAddr：从机的子地址
Size：数据的字节数
*dat：要发送的数据
返回：
0：发送成功
1：在发送过程中出现异常
*/
bit I2C_Puts(unsigned char SlaveAddr, unsigned char SubAddr, unsigned char Size, char *dat)
{
//检查长度
if ( Size == 0 ) return 0;
//确保从机地址最低位是0
SlaveAddr &= 0xFE;
//启动I2C总线
I2C_Start();
//发送从机地址
I2C_Write(SlaveAddr);
if ( I2C_GetAck() )
{
I2C_Stop();
return 1;
}
//发送子地址
I2C_Write(SubAddr);
if ( I2C_GetAck() )
{
I2C_Stop();
return 1;
}
//发送数据
do
{
I2C_Write(*dat++);
if ( I2C_GetAck() )
{
I2C_Stop();
return 1;
}
} while ( --Size != 0 );
//发送完毕，停止I2C总线，并返回结果
I2C_Stop();
return 0;
}
/*
函数：I2C_Put()
功能：主机通过I2C总线向从机发送1个字节的数据
参数：
SlaveAddr：从机地址（高7位是从机地址，最低位是写标志0）
SubAddr：从机的子地址
dat：要发送的数据
返回：
0：发送成功
1：在发送过程中出现异常
*/
bit I2C_Put(unsigned char SlaveAddr, unsigned char SubAddr, char dat)
{
return I2C_Puts(SlaveAddr,SubAddr,1,&dat);
}
/*
函数：I2C_Gets()
功能：主机通过I2C总线从从机接收多个字节的数据
参数：
SlaveAddr：从机地址（高7位是从机地址，最低位是读标志1）
SubAddr：从机的子地址
Size：数据的字节数
*dat：保存接收到的数据
返回：
0：接收成功
1：在接收过程中出现异常
*/
bit I2C_Gets(unsigned char SlaveAddr, unsigned char SubAddr, unsigned char Size, unsigned char *dat)
{
//检查长度
if ( Size == 0 ) return 0;
//确保从机地址最低位是0
SlaveAddr &= 0xFE; //确保最低位是0
//启动I2C总线
I2C_Start();
//发送从机地址
I2C_Write(SlaveAddr);
if ( I2C_GetAck() )
{
I2C_Stop();
return 1;
}
//发送子地址
I2C_Write(SubAddr);
if ( I2C_GetAck() )
{
I2C_Stop();
return 1;
}
//发送重复起始条件
I2C_Start();
//发送从机地址
SlaveAddr |= 0x01;
I2C_Write(SlaveAddr);
if ( I2C_GetAck() )
{
I2C_Stop();
return 1;
}
//接收数据
for (;;)
{
*(dat++) = I2C_Read();
if ( --Size == 0 )
{
I2C_PutAck(1);
break;
}
I2C_PutAck(0);
}
//接收完毕，停止I2C总线，并返回结果
dat--;dat--;
I2C_Stop();
return 0;
}
/*
函数：I2C_Get()
功能：主机通过I2C总线从从机接收1个字节的数据参数：
SlaveAddr：从机地址（高7位是从机地址，最低位是读标志1）SubAddr：从机的子地址
*dat：保存接收到的数据
返回：
0：接收成功
1：在接收过程中出现异常
*/
bit I2C_Get(unsigned char SlaveAddr, unsigned char SubAddr, char *dat) {
return I2C_Gets(SlaveAddr,SubAddr,1,dat);
}
#include
#include
#include
#define LCDDataPort P0
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
sbit DU=P2^6;
sbit WE=P2^7;
sbit RS=P3^5;
sbit LCDEN=P3^4;
sbit RW=P3^6;
void delay(uchar);
void lcdwrdata(uchar);
void lcdwrcmd(uchar);
void lcd_init();
void lcddisplay(float);
void main()
{
unsigned char *a,result;
unsigned int *presult;
bit i;
float voltage;
a=&result;
presult=a;
I2C_Init();
i=I2C_Gets(0xa2,0x00,2,a);
voltage=(*presult)*1.0/4095*5;
lcddisplay(voltage*4);
}
void delay(uchar x)
{
uint y;
for(;x>0;x--)
for(y=121;y>0;y--)
{;}
}
void lcdwrdata(uchar lcddat)
{
RS=1;
RW=0;
LCDEN=1;
LCDDataPort=lcddat;
LCDEN=0;
delay(6);
}
void lcdwrcmd(uchar cmd)
{
RS=0;
RW=0;
LCDEN=1;
LCDDataPort=cmd;
delay(6);
LCDEN=0;
delay(6);
}
void lcd_init()
{
delay(500);
lcdwrcmd(0x38);
恒压电源与恒流电源的定义与区别 大家可能偶尔会听到，我的电源是恒压的，我的电源是恒流的，电源适配器不都一样吗，这两个到底是什么区别？为什么会有这样的区分？联运达为大家介绍一下。 一、恒压电源是指在允许负载的情况下，输出电压是恒定的，不会随着负载的变化而变化。比较常见的是为小功率LED光条就是用的恒压电源，也是大家常说的稳压电源。蓄电池、干电池都可以看做是恒压电源，只不过因为转化的原因，稳压性能比较差一些。 举个例子说明一下：如果一个恒压电源的空载输出为12V，电阻为12Ω，将电阻接到电源正负极，根据欧姆定律计算，电流为1A。这个时候我们将电路中的电阻增加一个，电阻变成了24Ω，如果不是电源不是恒压的，那么正常情况电路中的电流应该是0.5A，那么是恒压电源呢，根据电阻的增加，电压一直保持不变，始终是12V，电流会相应增加，这个时候电流变为了2A。 大家平时的家庭用电也是差不多的一个情况，恒压电源相当于家里的市电220V。家用电器的使用情况来说明，比如看着电视、开着灯、用着电暖炉，它们的电流可能不一样，但是外接的电压都是220V。大家每增加一个用电器就相当于增加了电流，电压不变，功率也会相应增高，用电度数自然不会少，所以大家在家用电的时候可以尽量少开一些电器，节约电力资源。 二、恒流电源是指在允许负载的情况下，输出电流是恒定的，不会随着负载变化而变化。相对来说恒流电源应用没有恒压那么广，咱们平时广场或者酒店采用的那种大功率LED泛光灯就是恒流电源驱动的。恒流电源主要用于保护电子产品不会因为电压变化而损坏。 举个例子：一个恒定电流1A，最高输出达到12V的一个恒流电源，电路中的电阻可以从0～12Ω变化，但是它的电流始终会保持不变，为1A。当电阻超过12Ω时，进入限压保护，恒流电源会认为是非工作保护区而拒绝工作。 大家平时可能恒流电源情况比较少不好理解，联运达给大家做个简单的比喻，方便大家理解。台式电脑大家都见过，恒流的情况就是在大家使用台式电脑的时候用USB连接手机、MP3等电子产品的时候，电脑主机的电流和大家电子产品的电流是一样大小的。如果台式电脑的电流是1A，那么此时和台式电脑连接的电子产品的电流也是1A。会出现一些情况，比如大家玩游戏、听音乐同时进行的时候，电流会稍微大一些，平时不要把电子产品和电脑连接充电，而用配套的电源适配器会对电子产品好很多。 平时大家在选购的时候可以通过观察电源适配器的参数知道它是恒压的还是恒流的。电源适配器的输出电压都会写在参数里面，拿LED电源做参考，如果这个标称电压是恒定值，比如12V，那么可以知道它是恒压电源，如果这个标称
关于LED驱动电源恒压与恒流区别的解析 1.恒流电源是电源电压发生变化，而流过负载的电流不变。 恒压电源是流过负载的电流变化时，电源电压不发生变化 不要简单的用欧姆定律来理解，电源不是直接接负载，中间都有个电路。 2.所谓恒流/恒压就是在一定范围内输出电流/电压保持恒定。“恒定”的前提是在一定范围内。对于“恒流”就是输出电压要在一定范围内，对于“恒压”就是输出电流要在一定范围内。超出这个范围“恒定”就无法保持。因此恒压源会设定输出电流档（最大可输出）的参数。其实电子世界里根本没有“恒定”这个东西，所有电源都有负载调整率（load regulation）这个指标。以恒压（电压）源为例：随着你负载的加大，输出电压一定是下降的。 3.恒压源和恒流源在定义上的区别： 1）恒压源在允许的负载情况下，输出的电压是恒定的，不会随负载的变化而变化。通常应用于小功率LED模块，小功率LED灯条用的比较多。恒压源就是我们常说的稳压电源，能保证负载（输出电流）变化的情况下，保持电压不变。2）恒流源在允许的负载情况下，输出的电流是恒定的，不会随着负载的变化而变化，通常应用在大功率LED和高档小功率产品上。 *如果从寿命上考良的话，恒流源LED驱动比较好一点。 恒流源是在负载变化的情况下，能相应的调整自己的输出电压，使输出电流保持不变。 我们见到的开关电源基本上都是恒压源，而所谓的“恒流型开关电源”则是在恒压源的基础之上，在输出上加一个小阻值的采样电阻，通过反馈到前级去控制来进行恒流控制。 4.如何从电源参数上识别是恒压源还是恒流源呢？ 可以从电源的label上看：如果他标识的输出电压是一个恒定的值（如Vo=48V），就是恒压源；如果标识的是一个电压范围(如Vo为45~90V)，可以确定这是个恒流源了。 5.恒压源与恒流源的优缺点：恒压源能够为负载提供恒定的电压，理想的恒压源内阻为零，不能短路：恒流源可以为负载提供恒定的电流，理想的恒流源内阻为无穷大，不能开路。 6.LED作为恒流工作的电子元器件（工作电压比较固定，其稍加偏移，就会使电流有很大的变化），只有采用恒流方式，才能真正保证亮度的一致和长寿命。恒压式驱动电源在工作时，需要在灯具上加恒流模块或限流电阻，而恒流式驱动电源只是把恒压源的的恒流模块内置了。
数控恒压恒流源
学院：自动化工程学院 指导老师：李虹，秦臻，丁新平 参赛队员：许庆柱于世利丁伟 2011年8月23日 数控恒压恒流源 (1) 摘要........................ 错误！未定义书签。 1.方案论证与比较 (5) 1.1 系统总体框图及设置： (5) 1.2控制方案的比较论证 (6) 1.3 输出方案 (7) 1.4按键选择方案 (7) 1.5提高效率的方案 (7) 1.6 MULTISIM软件仿真 (8)
2.电路设计与参数计算 (8) 2.1 系统总体设计原理图： (8) 2.2主回路器件的选择及参数计算 (8) 2.2.1开关管的选择 (8) 2.2.2电感的选择 (8) 2.2.3电容的选择 (9) 2.2.4采样电路的选择 (9) 2.3控制电路设计 (9) 2.3.1控制回路采样信号的处理 (9) 2.3.2 PWM波的产生 (9) 2.3.3光电隔离器件的使用 (10) 2.4效率的分析 (10) 3.软件设计 (10) 程序流程图如下： (10) 完整源程序参见附件三 (11) 4.测试方法与数据 (11) 3.1测试方法 (11) 3.2测试仪器 (12) 3.3测试数据 (12)
摘要 本系统以SPCE061A为核心，实现电压可预置，步进电压为100mV，输出电压范围为1V到10V，输出电流为0-3A。可显示预置电压，实测电压，实测电流，实测效率。该系统主要由SPCE061A单片机系统，PWM 信号控制芯片TL494，斩波主回路，按键，A/D以及D/A等组成。系统通过键盘预置电压值送给TL494形成闭环反馈电路，采样精密电阻上的电压，采样康铜丝上的电压间接推算出其电流并显示。本系统具有调整速度快，精度高，电压调整率低，负载调整率低，效率高，输出纹波小等优点。 关键词：SPCE061A；TL494；恒压；恒流；TLP250。 Abstract: This system used SPCE061A as the core, and have the function of voltage preset, step voltage for 100 mV, output voltage range of 1 to
恒流源是电路中广泛使用的一个组件，这里我整理一下比较常见的恒流源的结构和特点。 恒流源分为流出(Current Source)和流入(Current Sink)两种形式。 最简单的恒流源，就是用一只恒流二极管。实际上，恒流二极管的应用是比较少的，除了因为恒流二极管的恒流特性并不是非常好之外，电流规格比较少，价格比较贵也是重要原因。 最常用的简易恒流源如图(1) 所示，用两只同型三极管，利用三极管相对稳定的be电压作为基准， 电流数值为：I = Vbe/R1。 这种恒流源优点是简单易行，而且电流的数值可以自由控制，也没有使用特殊的元件，有利于降低产品的成本。缺点是不同型号的管子，其be电压不是一个固定值，即使是相同型号，也有一定的个体差异。同时不同的工作电流下，这个电压也会有一定的波动。因此不适合精密的恒流需求。 为了能够精确输出电流，通常使用一个运放作为反馈，同时使用场效应管避免三极管的be电流导致的误差。典型的运放恒流源如图(2)所示，如果电流不需要特别精确，其中的场效应管也可以用三极管代替。 电流计算公式为： I = Vin/R1
这个电路可以认为是恒流源的标准电路，除了足够的精度和可调性之外，使用的元件也都是很普遍的，易于搭建和调试。只不过其中的Vin还需要用户额外提供。 从以上两个电路可以看出，恒流源有个定式（寒，“定式”好像是围棋术语XD），就是利用一个电压基准，在电阻上形成固定电流。有了这个定式，恒流源的搭建就可以扩展到所有可以提供这个“电压基准”的器件上。 最简单的电压基准，就是稳压二极管，利用稳压二极管和一只三极管，可以搭建一个更简易的恒流源。如图(3)所示： 电流计算公式为：I = (Vd-Vbe)/R1 TL431是另外一个常用的电压基准，利用TL431搭建的恒流源如图(4)所示，其中的三极管替换为场效应管可以得到更好的精度。TL431组成流出源的电路，暂时我还没想到:) TL431的其他信息请参考《TL431的内部结构图》和《TL431的几种基本用法》
什么是恒流源？ 恒流亦可叫稳流，意思相近，一般可以不加区别。与恒压的概念相比，恒流的概念就难于理解一些了，因为日常生活中恒压源是多见的，蓄电池、干电池是直流恒压电源，而220V 交流电，则可认为是一种交流恒压电源，因为它们的输出电压是基本不变的，是不随输出电流的大小而大幅变化的。 首先举例说明：一个恒定电流值调至1A 的，最高输出电压可达100V 的一个恒流电源，当你打开这个恒流源的电源开关时，你会看到电源的电压表和电流表显示什么数值呢？可以肯定的说：输出电压为100V ，输出电流为0A 。有人曾经这样问，你不是100V 1A 的恒流源吗？怎么输出不是100V 1A 呢？这里仍然要用欧姆定律来解释，理论上可以这样来计算，电源的输出电压 U=IR ，式中U 为输出电压，I 为输出电流，R 为负载电阻。 以下分5 种情况来说明： 如果电源为空载，R 可以用无穷大来表示，U=I* ∞，由于电源能输1A 的电流，如果电源电流为1A ，那么U=1A* ∞ = ∞，而电源电压最多只能输出 100V ，无疑电源只能输出其最大电压100V ，由于电源不能输出无穷大的电压，因而电流只能是很小很小的值，即电流输出为0A ，即I=U/R=100V/ ∞ =0A 。 如果负载电阻R=200 欧，那么又因电源只能输出100V ，因此电流只能为0.5A ，即I=U/R=100V/200R=0.5A 如果负载电阻R=100 欧，由于电源能输出100V ，就使得电流能达到1A ，即I=U/R=100V/100R=1A 此时输出电流正好达到电源的恒流值。 如果负载电阻继续减小，改为50 欧，如果根据公式I=U/R=100V/50R=2A. 但这里的关键是我们的电源是个恒流值为1A 的电源，因此此时的输出电流只能被强迫限制在1A 而不能为2A 因而输出电压只能被迫降到50V 而不能为100V 。这里仍然要符合欧姆定律，即U=IR=1A*50R=50V 如果负载电阻变为0 欧（即短路），那么由于输出电流只能为1A ，输出电压就只能为0V ，即U=I*R=1A*0R=0V 从以上5 个例子可以看出，如果负载电阻太大，使电源输出电流不能达到恒流值，那么恒流源的输出电压就会自动升到电源的最大输出电压，只有当负载电阻小到一定的程度，使电源输出电流达到恒流值，电源才真正处于恒流工作状态，随着负载电阻值的逐步减小，输出电压也按规律下降，以保持输出电流的恒定不变。这就是恒流的概念。
恒流源与恒压源的对比说明 1、恒流高压直流电源简称“恒流源”，它其实是一种“电流源”；即电源输出电流的大小与负载的大小无关，其主控量是“电流”。该电源应用在电除尘器上，与“电压源”相比具备很多优点：其一是该电源在电除尘器上的供电特性呈“正反馈”工作，即电源输出电功率大小与除尘器所需电功率大小成正比关系；如当除尘器某时刻粉尘浓度变大，要除尘器保持除尘效率不变则需要给除尘器供电的高压电源在该时刻同步增大输出功率；正由于恒流源输出电流恒定，而输出电压随负载大小变化而变化，当粉尘浓度变大时，则恒流电源输出电压也同步增大，所反应在除尘器上即电源输出电功率是同步增大。而正是由于恒流电源对除尘器来说是正反馈工作，所以该电源适应工况能力强，运行稳定，且能长期保持高沉积效率。其二是该电源输出波形无畸变（该电源主要采用L-C回路来实现由电压源到电流源的变换），能提高除尘器的运行电压、电流水平，提高除尘器的工作效率；由于除尘器机械特性（极间距、极线形式、极板形式等）在除尘器安装好后是一定的，则对该除尘器来说无能采用何种电源其击穿电压（峰值电压）也是一定的，在同样的峰值电压下，那么输出波形无畸变的电源相对于波形有畸变的电源来说其工作电压（平均电压）肯定要高些。其三是该电源由于是一种电流源，故能承受瞬态、稳态的短路情况；且采用模块式并联结构，其可靠性更高，操作简单、维修方便。 2、硅整流高压电源简称“恒压源”，它是采用控制可控硅导通角来改变输出电压的大小，是一种电压源。该电源目前是国内及国际
广泛采用的电除尘高压直流电源，其用单片机控制技术已经相当成熟；在工况较稳定的场合得到广泛的使用。大大节省用户成本。 3、该两种电源是目前应用在静电除尘领域的主要电源产品，在应用场合来讲各有有缺点；恒流高压直流电源在额定容量较大时（特别是输出电流大于600mA）成本很高，而且显得较为笨重，缺乏价格竞争优势；硅整流高压直流电源在大容量时具备明显成本优势时，随着容量的增大其价格增加较为缓和；具备较强的价格优势。
电子科技大学 第二届“NS”杯电子设计大赛报告
简易数控恒压恒流电源 摘要：本文介绍了数控直流开关电压电流源的原理和设计，整个系统以C8051单片机为控制器，以TL494来作为PWM输出芯片和IR2110作为MOS管的驱动芯片来作为系统的核心部件，我组设计并实现恒定输出10V电压，恒定输出1A，800mA ，500mA电流的要求。整个电路系统简洁高效。能够很好的完成题目所要求指标，并具有过流保护功能。 关键字：开关电源，单片机，数控，恒压恒流 Abstract:A DC numerical control current and voltage source was introduced in this paper. In this article we introduce a theory of a DC current and voltage source and how to design. The system is made up of C8051 which play a role of microcontroller, and TL494 and IR2110 which play central parts of the system. And the whole system can output 10V voltage and 1A，500mA，800mA current。This switch power supply can accomplish the requirements well. And It has the function of current-limiting and auto-resume。 Key words: Switch Power supply, C8051, Numerical –Control, Stable –Voltage and Current
恒流源 一、恒流源的简单介绍： 1、简单的认识：与恒压的概念相比，恒流的概念似乎难于理解一些，因为在我们的日常生活中恒压源是多见的，蓄电池、干电池就是直流恒压电源，而220V 交流电，则可认为是一种交流恒压电源，因为它们的输出电压是基本不变的，是不随输出电流的大小而大幅变化的。 恒流源其实与恒压源原理一致，恒流源能够稳定输出电流，恒压源能够稳定输出电压；理想的恒流源其内电阻为无穷大，但实际中的恒流源内电阻不为无穷大，如果负载电阻接近恒流源的内电阻，那么它便失去了恒流的特性，所以在设计过程中尽量使其内电阻大些，最好接近理想的恒流源。 2、举例说明：恒流源就是一个能输出恒定电流的电源。图1中的r是电流源IC的内阻，RL 为负载电阻，根据欧姆定律：流过RL的电流为I=IS(r/r+RL),如果r很大如500K，那么此时RL在1K---10K变化时，I将基本不变（只有微小的变化）因为RL相对于r来说太微不足道了，此时我们可以认为IS是一个恒流源。为此我们可以推出结论：恒流源是一个电源内阻非常大的电源，但负载电阻的变化是有一定范围的。 图1 二、三极管的恒流特性： 1、输出特性曲线说明 从三极管特性曲线可见，工作区内的IC受IB影响，而VCE对IC的影响很小。 因此，只要IB值固定，IC也就可以固定。 输出电流IO即是流经负载的IC。 公式： {VBE的值硅管0.7V，锗管0.3V}
2、在设计中的应用 在电子电路中（如晶体管放大器电路）我们常需要一些电压增益较大的放大器，为此常要将晶体管集电极的负载电阻设计得尽量大，但此电阻太大将容易使晶体管进入饱和状态，此时我们可利用晶体三极管来代替这个大电阻，这样一来既可得到大的电阻，同时直流压降并不大。 3、图形说明 图二 三极管工作在放大区，集电极电流IC为一恒定值，图二中的二极管是用来补偿三极管的U BE随温度变化对输出电流的影响。 式推理： 仿真图
恒压源就是我们常说的稳压电源，能保证负载（输出电流）变动的情况下，保持电压不变。 恒流源则是在负载变化的情况下，能相应调整自己的输出电压，使得输出电流保持不变。 我们见到的开关电源，基本全部都是恒压源。 恒流源的开关电源实际上就是在恒压源的基础上，内部在输出电路上，加上取样电阻，电路保证这个取样电阻上的压降不变，来实现恒流输出的。 恒压电源（稳压电源）：能够对负载输出恒定电压的电源。理想的恒压电源的内阻为零，使用时不能短路。 恒流电源，（恒流源）：能够对负载输出恒定电流的电源。理想的恒流电源的内阻为无穷大，使用时不能开路 恒压源和恒流源， 那到底什么是恒压源电源，什么是恒流源电源， 我想还有很多的朋友不一定知道。我们分别作出分析： 1）恒压源电源的在允许的负载情况下，输出的电压是恒定的， 不会隋负载的变化而变化，通常应用在小功率的LED模组， 小功率LED光条方面比较多。 2）恒流源电源在允许的负载情况下，输出的电流是恒定的， 不会隋负载的变化而变化，通常应用在大功率的LED产品上面 在高档的小功率LED产品中也会用到LED恒流源电源。 如果要想加长LED产品的寿命，LED电源的选择很重要，而恒流源电源是LED的最佳选择对像。 通常情况下，很多的朋友拿到LED电源，不知道怎么样区分 恒压源和恒流源。我在这里给大家讲一个很实用的区分小技巧（
这个小技巧平时只有我们的学员才能学到的啊！） 拿到一个LED电源，找到名牌参数。找到输出电压这个关键 参数：如果它的电压标称是一个恒定值，则是恒压源。 如果是一个范围值，则是恒流源。例如：有一个电源它的输出电压是12V，我们则确定这个是恒压源，如果它标称的是30-70V呢， 那么这个电源一定是个恒流源。
实验七十二恒压源、恒流源 实验目的 通过实验理解恒压源与恒流源的原理。 实验原理 恒压源可以定义为电动势恒定、内阻为零的电压源。其回路的总电流改变时，端电压保持不变。直接应用集成电路7805构造实验电路，实验电原理见图72-1a。 图72-1a 使用三极管构造实验电路 恒流源可以定义为电动势和内阻都为无穷大，并且电动势与内阻之比为定值的电压源。当回路中外电路的电阻改变时，端电压随之改变，但总电流保持不变。利用三极管的输出特性构造实验电路，实验电原理见图72-1b。 图72-1b 使用7805构造实验电路 实验器材 朗威?DISLab、计算机、朗威?系列电学实验板EXB-12、13（图72-2a、图72-2b）、学生电源、滑动变阻器、导线若干。
实验装置图 见图72-3a 、图72-3b 。 实验过程与数据分析 1．将电压和电流传感器分别接入数据采集器； 2．恒压源实验，将电压、电流传感器的测量夹分别与电学实验板的U 、I 连接，外接滑动变阻器于W ； 3．打开计算表格，调节滑动变阻器W 1的触点，“点击记录”一组数据（图72-4），可以观察到电流变化时，电压保持恒定； 4．恒流源实验，将电压、电流传感器的测量夹分别与电学实验板的U 、I 连接，外接滑 图72-3a 恒压源实验装置图 图72-3b 恒流源实验装置图 图72-2b 朗威?系列电学实验板EXB-13 图72-2a 朗威?系列电学实验板EXB-12 图72-4 实验数据
动变阻器于W； 5．打开计算表格，点击“新建”，调节滑动变阻器W，点击记录一组数据（图72-5），可以观察到电压在变化时，电流保持不变。 图72-5 实验数据 注意 恒压实验时，电流大于0.05A的时间不要过长，做完实验后应及时断开K。
恒压、恒流源的设计 学校: 专业：电气工程及其自动化 带队教师: 参赛队员: 第一章前言 (3) 第二章方案论证 (4) 第三章整体设计思路 (5) 1）、整体主电路框图 2)、整体框图 3)、电源主体 4）、控制电路
第四章单元电路 (7) 1)、充电电流取样检测电路 2)、充电电压取样检测电路 3)、检查及保护电路 4)、时钟芯片DS1302辅助电路 5)、1602液晶显示模块 第五章软件设计 (13) 第七章结论 (14) 附页 前言 铅酸蓄电池是目前世界上广泛使用的一种化学电源，该产品具有良好的可逆性，电压特性平稳，使用寿命长，适用范围广，原材料丰富（且可再生使用）及造价低廉等优点而得到了广泛的使用。是社会生产经营活动中不可缺少的产品。但是，若使用不当，其寿命将大大缩短。影响铅酸蓄电池寿命的因素很多，而采用正确的充电方式，能有效延长蓄电池的使用寿命。研究发现：电池充电过程
对电池寿命影响最大，放电过程的影响较少。也就是说，绝大多数的蓄电池不是用坏的，而是“充坏”的。由此可见，一个好的充电器对蓄电池的使用寿命具有举足轻重的作用。而且，传统充电器的充电策略比较单一，只能进行简单的恒压或者恒流充电，以致充电时间很长，充电效率降低。另外，充电即将结束时，电池发热量很大，从而造成电池极化，影响电池寿命。针对上述问题，设计了一种智能充电器，尽量延长铅酸蓄电池的使用寿命。 第二章方案论证 一、方案论证与比较 1.1控制器的选择 方案1：采用AT89S52单片机，该单片机做为经典单片机，方便使用，价格便宜，较长使用；但其功能单一，使用中需要外加多个其他电路，增加外围电路的设计及成本； 方案2：选择STC12C5A60S2单片机，此款作为本控制器自身带有AD转换、捕捉、PWM等功能，可减少外围设计且价格适中，开发周期短，编程及调试环境简单，容易实现；
恒流源原理与作用 一：原理 恒流亦可叫稳流，意思相近，一般可以不加区别。与恒压的概念相比，恒流的概念就难于理解一些了，因为日常生活中恒压源是多见的，蓄电池、干电池是直流恒压电源，而 220V 交流电，则可认为是一种交流恒压电源，因为它们的输出电压是基本不变的，是不随输出电流的大小而大幅变化的。 首先举例说明：一个恒定电流值调至 1A 的，最高输出电压可达 100V 的一个恒流电源，当你打开这个恒流源的电源开关时，你会看到电源的电压表和电流表显示什么数值呢？可以肯定的说：输出电压为 100V ，输出电流为 0A 。有人曾经这样问，你不是 100V 1A 的恒流源吗？怎么输出不是 100V 1A 呢？这里仍然要用欧姆定律来解释，理论上可以这样来计算，电源的输出电压 U=IR ，式中 U 为输出电压， I 为输出电流， R 为负载电阻。 以下分 5 种情况来说明： 如果电源为空载， R 可以用无穷大来表示，U=I* ∞，由于电源能输 1A 的电流，如果电源电流为 1A ，那么U=1A* ∞ = ∞，而电源电压最多只能输出 100V ，无疑电源只能输出其最大电压 100V ，由于电源不能输出无穷大的电压，因而电流只能是很小很小的值，即电流输出为 0A ，即I=U/R=100V/ ∞ =0A 。 如果负载电阻 R=200 欧，那么又因电源只能输出 100V ，因此电流只能为 0.5A ，即 I=U/R=100V/200R=0.5A 如果负载电阻 R=100 欧，由于电源能输出 100V ，就使得电流能达到 1A ，即I=U/R=100V/100R=1A 此时输出电流正好达到电源的恒流值。 如果负载电阻继续减小，改为 50 欧，如果根据公式 I=U/R=100V/50R=2A. 但这里的关键是我们的电源是个恒流值为 1A 的电源，因此此时的输出电流只能被强迫限制在 1A 而不能为 2A 因而输出电压只能被迫降到 50V 而不能为 100V 。这里仍然要符合欧姆定律，即 U=IR=1A*50R=50V 如果负载电阻变为 0 欧（即短路），那么由于输出电流只能为 1A ，输出电压就只能为 0V ，即 U=I*R=1A*0R=0V 从以上 5 个例子可以看出，如果负载电阻太大，使电源输出电流不能达到恒流值，那么恒流源的输出电压就会自动升到电源的最大输出电压，只有当负载电阻小到一定的程度，使电源输出电流达到恒流值，电源才真正处于恒流工作状态，随着负载电阻值的逐步减小，输出电压也按规律下降，以保持输出电流的恒定不变。这就是恒流的概念。 总之，实际上无论是恒压电源，还是恒流电源，它们本质上都是一致的，它们的输出都是电压和电流，两个量中，电源只能控制其中的一个量，要么稳住电压，要么稳住电流，另一个量是一定要由负载电阻来决定的，而负载电阻是由使用者来决定的，因而电源的两个输出量中，必然有一个由使用者来决定的，这才能符合逻辑，符合欧姆定律，才能为使用者所用，决无所谓既能给定输出电压，又能同时给定输出电流的电源。
稳压恒流源电源设计报告 学院： 班级： 组员：
必做题：用7812 设计一个输出0.5A 的恒流 选做题：基于反馈运算放大器的光电控制 目录 1、课程设计目的 (3) 2、课程设计任务和要求 (3) 3、设计思路 (3) 4、元器件清单 (6) 5、仿真波形截图 (6) 6、选做题 (9) 7、设计总结 (11)
1、课程设计目的： （1）、结合所学的电子电路的理论知识完成直流稳压电源课程设计； （2）、通过该设计学会并掌握常用电子元器件的选择和使用方法； （3）、提高自己综合分析问题和解决问题的能力。 2、课程设计任务和要求 （1）、课程设计任务: 1）、用7812设计一个输出0.5A的恒流源； 2）、自行选作一个课外拓展题； （2）、设计要求： 1）、画出系统电路图，并画出变压器输出、滤波电路输出及稳压输出的电压波形；画出变压器副边电流的波形。 2）、输入工频220V交流电的情况下，确定变压器变比； 3）、在满载情况下选择滤波电容的大小（取5倍工频半周期）； 4）、求滤波电路的输出最大电压； 5）求电路中固定电阻阻值 3、设计思路 由输出电流确定稳压电路的形式，通过计算极限参数（电压，电流等）选择器件，有稳压电路所要求的直流电压，直流电流确定整流滤波电路的形式，选择整流二极管的滤波电容并确定变压器的副边电压U2的有效值。
说明：直流稳压电源是一种将220V 工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，直流稳压电源包括变压器，整流，滤波，稳压电路，负载组成。其框图如图1 所示。 图1 稳压电源的组成框图及整流与稳压过程 在本次课程设计中我们采用桥式整流、电容滤波电路，集成稳压器选用 W7812，由于输入电压发生波动、负载和温度发生变化时，滤波电路输出的直流电压会随着变化。因此，为了维持输出电压稳定不变，还需加一级稳压电路。稳压电路的作用是当外界因素（电网电压、负载、环境温度）发生变化时，能使输出直流电压不受影响而维持稳定的输出。稳压电路一般采用集成稳压器和一些外围元件所组成。采用集成稳压器设计的稳压电源具有性能稳定、结构简单等优点。集成稳压器的类型很多，在小功率稳压电源中，普遍使用的是三端稳压器。按输出电压类型可分为固定式和可调式，此外又可分为正电压输出或负电压输出两种类型。本课程设计中采用的三端固定稳压器7812输出电压+12V，输出电流1A,最大输入电压35V 。
图1-36是用运放构成的可控双向恒流源电路。电路中，运放A1接成同相输入放大器，它的闭环增益很低，以得到深度负反馈，运放A2接成电压跟随器，它把输出电压Vsc传到A1的同相输入端，在这里与输入信号电压Vsr相加。由于A2做同相输入放大器，其输入阻抗很高，输入偏置电流可忽略，流过R0的电流基本上就是输出电流Isc。由此可见，Isc的极性取决于信号电压Vsc的极性，其大小可由Vsr和R0调节。它是由于测量晶体管的β值和二极管的反向击穿电压时，需要的电流大小及方向都可控的恒流源电路。 图1-37是采用三个运放构成的可调电流源电路，输出电流可以保持在适当的精度范围内。电路使用的有源防窥来使R1两端压降等于输入端所加的基准电压Vref，因此输出电流等于Vref/R1.为使R1两端电压保持恒定，由差分放大器A2通过射随器A3监测R1两端电压，此蒂娜呀经A2的输出加到比较器A1的反相输入端，由A1将它与基准电压Vref进行比较，使A1的输出电压增加或减小，直至达到平衡为止，于是Vr1=Vref。 射随器A3具有很高的输入阻抗，不会给流过R1的电流带来附加的负载电流。由于控制环路的延时较长，故用C1对A3进行频率补偿，只要满足R2=R3=R4=R5，就会获得很好的性能。若要改变输出电流，可将R1换成总阻值与之相近的串联固定电阻与可变电阻，调节可变电阻即可改变输出电流。
图1-38是采用运放构成的提供精密基准电压的电路。电路中，R1、R2、R3、VDw接成桥路，运放A1的两输入端接在一对对角线上。在电桥平衡时，R2上的电压Vr2等于稳压管VDw 的5.6V稳定电压，因A1的输入阻抗很高，所以，R2上的电流绝大部分流向R3，即为5.6V，所以输出端恶意提供11.2V的基准电压Vsc。若Vsc变动，A1可迅速将其调整。假设Vsc升高，则Vr2可升高同样的幅度，而Vr因R2、R3的分压，升高的幅度较小，所以Vr2>Vr3，Vsc回降。改变R2、R3的比值，可调节输出基准电压的大小。
在LED照明产品设计中，到底是应该采用恒压电源，还是恒流电源供电呢？这是一个很值得关注的问题，有人说，因为LED是恒流器件，所以要用恒流源供电；有人说，采用市电供电时就应该采用恒压电源供电，采用蓄电池供电时，就应该采用恒流电源供电;有人说LED并联时就应该采用恒压电源供电，而LED串联时就应该采用恒流电源供电;有人说：在LED的伏安特性上，电压定了，电流也就定了。所以采用恒压和恒流效果是一样的。至于为什么这样要求，似乎谁也说不明白。 首先来看一下LED到底是什么样的器件。因为LED的亮度是和它的正向电流成正比，而且一些LED的结构决定了它的散热也就是功耗。所以大多数LED会给出额定电流，例如Φ5为20mA，1W的为350mA…等，但这并不等于LED只能工作于这些额定电流，更不意味着LED就是一个恒流器件。例如Cree的1瓦LED 和3瓦LED是同一型号，电流从350mA加大到700mA，功率就从1W加大成3W，所以这个LED可以工作在350-700mA之间的任意值。 要深入了解这个问题首先要知道LED的伏安特性。 1. LED的伏安特性 LED的中文名字就是发光二极管，所以它本身就是一个二极管。它的伏安特性和一般的二极管伏安特性非常相似。只不过通常曲线很陡。例如一个20mA的草帽LED的伏安特性如图1所示。 图1. 小功率LED的伏安特性 假如用干电池或蓄电池供电，那么因为LED伏安特性的非线性，很小的电压变化就会引起很大的电流变化，上图中电源电压在3.3V时正向电流为20mA的LED，如果用3节干电池供电，新的电池电压超过1.5V，3节就是4.5V，LED的电流就会超过100mA，很快就会烧坏。对于1W的大功率LED也是如此，图2是某公司1W的LED伏安特性，而一个12V蓄电池的电压，在充满电到快放完电的电压可以从14.5V降到10.5V。相差将近20％。从伏安特性上可以看出，电源电压的10％的变化（3.4V-3.1V），就会引起正向电流的3.5倍的变化（从350mA 变到100mA）。
恒流方案大全 恒流源是电路中广泛使用的一个组件，这里我整理一下比较常见的恒流源的结构和特点。 恒流源分为流出(Current Source)和流入(Current Sink)两种形式。 最简单的恒流源，就是用一只恒流二极管。实际上，恒流二极管的应用是比较少的，除了因为恒流二极管的恒流特性并不是非常好之外，电流规格比较少，价格比较贵也是重要原因。 最常用的简易恒流源如图(1) 所示，用两只同型三极管，利用三极管相对稳定的be电压作为基准，电流数值为：I = Vbe/R1。 这种恒流源优点是简单易行，而且电流的数值可以自由控制，也没有使用特殊的元件，有利于降低产品的成本。缺点是不同型号的管子，其be电压不是一个固定值，即使是相同型号，也有一定的个体差异。同时不同的工作电流下，这个电压也会有一定的波动。因此不适合精密的恒流需求。 为了能够精确输出电流，通常使用一个运放作为反馈，同时使用场效应管避免三极管的be电流导致的误差。典型的运放恒流源如图(2)所示，如果电流不需要特别精确，其中的场效应管也可以用三极管代替。电流计算公式为： I = Vin/R1 这个电路可以认为是恒流源的标准电路，除了足够的精度和可调性之外，使用的元件也都是很普遍的，易于搭建和调试。只不过其中的Vin还需要用户额外提供。 从以上两个电路可以看出，恒流源有个定式（寒，“定式”好像是围棋术语XD），就是利用一个电压基准，
在电阻上形成固定电流。有了这个定式，恒流源的搭建就可以扩展到所有可以提供这个“电压基准”的器件上。 最简单的电压基准，就是稳压二极管，利用稳压二极管和一只三极管，可以搭建一个更简易的恒流源。如图(3)所示： 电流计算公式为：I = (Vd-Vbe)/R1 TL431是另外一个常用的电压基准，利用TL431搭建的恒流源如图(4)所示，其中的三极管替换为场效应管可以得到更好的精度。TL431组成流出源的电路，暂时我还没想到:) TL431的其他信息请参考《TL431的内部结构图》和《TL431的几种基本用法》 电流计算公式为：I = 2.5/R1 事实上，所有的三端稳压，都是很不错的电压源，而且三端稳压的精度已经很高，需要的维持电流也很小。利用三端稳压构成恒流源，也有非常好的性价比，如图(5)所示。 这种结构的恒流源，不适合太小的电流，因为这个时候，三端稳压自身的维持电流会导致较大的误差。 电流计算公式为：I = V/R1，其中V是三端稳压的稳压数值。
LED应该采用恒压电源，还是恒流电源供电呢?现在有关这个问题有很多各种不同似是而非的说法，有人说：在LED的伏安特性上，电压定了，电流也就定了。所以采用恒压和恒流效果是一样的。有人说LED并联时就应该采用恒压电源供电，而LED串联时就应该采用恒流电源供电；有人说，因为LED是恒流器件，所以要用恒流源供电；有人说，采用市电供电时就应该采用恒压电源供电，采用蓄电池供电时，就应该采用恒流电源供电。至于为什么这样要求，似乎谁也说不明白。 那么，到底是应该采用恒压电源，还是恒流电源供电呢？ 首先来看一下LED到底是什么样的器件。因为LED的亮度是和它的正向电流成正比，而且一些LED的结构决定了它的散热也就是功耗。所以大多数LED会给出额定电流，例如Φ5为20mA，1W的为350mA…等，但这并不等于LED只能工作于这些额定电流，更不意味着LED就是一个恒流器件。例如Cree的1瓦LED和3瓦LED是同一型号，电流从350mA 加大到700mA，功率就从1W加大成3W，所以这个LED可以工作在350-700mA之间的任意值。 要深入了解这个问题首先要知道LED的伏安特性。 1〃LED的伏安特性 LED的中文名字就是发光二极管，所以它本身就是一个二极管。它的伏安特性和一般的二极管伏安特性非常相似。只不过通常曲线很陡。例如一个20mA的草帽LED的伏安特性如图1所示。 图1.小功率LED的伏安特性 假如用干电池或蓄电池供电，那么因为LED伏安特性的非线性，很小的电压变化就会引起很大的电流变化，上图中电源电压在3.3V时正向电流为20mA的LED，如果用3节干电
池供电，新的电池电压超过1.5V，3节就是4.5V，LED的电流就会超过100mA，很快就会烧坏。对于1W的大功率LED也是如此，图2是某公司1W的LED伏安特性，而一个12V 蓄电池的电压，在充满电到快放完电的电压可以从14.5V降到10.5V。相差将近20%。从伏安特性上可以看出，电源电压的10%的变化（3.4V-3.1V），就会引起正向电流的3.5倍的变化（从350mA变到100mA）。 图2.1W大功率LED的伏安特性 2〃伏安特性的温度系数 到现在为止，还有很多人以为LED电压定了，电流也就定了，所以采用恒压和恒流是一样的。实际上，LED的伏安特性并不是固定的，而是随温度而变化的，所以电压定了，电流并不一定，而是随温度变化的。这是因为是LED是一个二极管，它的伏安特性具有负温度系数的特点。
LED恒压电源和恒流电源的区别 现在有关这个问题有很多各种不同似是而非的说法，有人说：在LED的伏安特性上，电压定了，电流也就定了。所以采用恒压和恒流效果是一样的。有人说LED 并联时就应该采用恒压电源供电，而LED串联时就应该采用恒流电源供电;有人说，因为LED是恒流器件，所以要用恒流源供电;有人说，采用市电供电时就应该采用恒压电源供电，采用蓄电池供电时，就应该采用恒流电源供电。至于为什么这样要求，似乎谁也说不明白。 那么，到底是应该采用恒压电源，还是恒流电源供电呢? 首先来看一下LED到底是什么样的器件。因为LED的亮度是和它的正向电流成正比，而且一些LED的结构决定了它的散热也就是功耗。所以大多数LED会给出额定电流，例如Φ5为20mA，1W的为350mA…等，但这并不等于LED只能工作于这些额定电流，更不意味着LED就是一个恒流器件。例如Cree的1瓦LED和3瓦LED是同一型号，电流从350mA加大到700mA，功率就从1W加大成3W，所以这个LED可以工作在350-700mA之间的任意值。 要深入了解这个问题首先要知道LED的伏安特性。 1. LED的伏安特性 LED的中文名字就是发光二极管，所以它本身就是一个二极管。它的伏安特性和一般的二极管伏安特性非常相似。只不过通常曲线很陡。例如一个20mA的草帽LED的伏安特性如图1所示。 图1. 小功率LED的伏安特性 假如用干电池或蓄电池供电，那么因为LED伏安特性的非线性，很小的电压变化就会引起很大的电流变化，上图中电源电压在3.3V时正向电流为20mA的LED，如果用3节干电池供电，新的电池电压超过1.5V，3节就是4.5V，LED的电流就会超过100mA，很快就会烧坏。对于1W的大功率LED也是如此，图2是某公司1W的LED伏安特性，而一个12V蓄电池的电压，在充满电到快放完电的电压可以从14.5V降到10.5V。相差将近20%。从伏安特性上可以看出，电源电压