大功率恒流源设计

大功率恒流LED驱动电源方案分享之电路设计
在上周周五的文章中，我们针对一种大功率LED驱动电源方案的设计原理进行了详细介绍，并对这一LED电源的PFC电路设计方案进行了简析。

今天我们将会继续就这一大功率恒流LED驱动电源方案展开分享，并针对该方案中的电路设计部分进行重点阐述和介绍。

 调光电路设计
 相信通过上周周五的恒流LED电源设计原理介绍，大家应该都非常清楚，这一方案主要采用PWM调光的方式来对驱动电源调光电路进行设计。

因此，在这一设计的基础上，我们对驱动电路进行了简要的改动设计。

下图中，图1是LED驱动电路的结构简图，我们所设计的这一驱动电源在输出端做出了如下图图2所示的改动，即是在输出端LED的灯串中串联一个开关管，通过控制开关管的导通和关断来改变平均输出电流。

 从图2所展示的这种大功率恒流LED电源的调光电路图中可以看到，在这一电路系统的设计中，我们选择将NCS1002的Vcc端与V3相连，并将CON2端为输入PWM信号端口。

采用该种设计的特点和缺陷非常明显，当输入PWM信号为低电平时，三极管V5的集电极与发射极截止，V3的栅源两端电压为Vcc，约为14V，V3处于导通状态，LED正常发光。

而当输入信号为高电平时，V5的集电极与发射极导通，V3的栅源两端电压被拉低，V3截止，LED不发光。

考虑到输出端被断开时，采样电阻上不产生电压，为瞬间的开路状态。

 图1 LED驱动电路结构简图。

大功率LED照明恒流驱动电源的设计在大功率LED照明工程领域中，需要100W以上大功率的恒流驱动电源，同时要求较高的效率和功率因数，目前市场上的E27、B22和GU10灯头用LED驱动电源远远不能满足大功率LED照明工程领域。

大功率LED的驱动电源设计考虑从照明灯具进展历史来看，几乎没有采纳隔离方式。

隔离方式设计势必影响灯具驱动效率，也不符合将来节能降耗要求，所以LED照明不一定要采纳隔离方式设计。

在大功率LED的串联数量方面，流经大功率LED的电流不再受大功率白光LED串联数量的限制。

为了满足不同的发光亮度需求，通过灵便地驱动多个大功率LED就可以实现。

对于大功率白光LED的并联用法，该类电路仍无法保证并联分支LED的发光亮度全都性。

但可以用法多个相同恒流电源，分路驱动不同的并联分支LED，这样就保证了并联分支LED 属性全都性，从而可以解决发光亮度全都性的问题。

采纳所有串联方式要求LED驱动器输出较高的电压。

当LED的全都性差别较大时，分配在不同LED两端的电压不同，但通过每颗LED的电流相同，LED的亮度全都。

如采纳恒流式LED驱动，当某一颗LED品质不良短路时，因为驱动器输出电流保持不变，不影响余下全部LED 正常工作。

当某一颗 LED品质不良断开后，串联在一起的LED将所有不亮。

解决的方法是在每个LED两端并联一个齐纳管，不过，齐纳管的导通电压要比LED的导通电压高，否则LED就不亮了。

如广鹏(ADDtek)的大功率LED庇护器A716、AMC7169和A720，分离是350mA、500mA和700mA LED庇护器。

2所示，用法时将其与大功率LED并联。

电源失效时负载断开，这种功能在下列两种状况下至关重要，即断电和PWM调光。

2所示，在升压转换器断电期间，负载仍然通过电感和与输入电压衔接。

这样即使电源已经失效，还会继续产生一个小泄漏电流，极大缩短了LED的寿命。

负载断开在PWM调光时也很重要。

电气传动2021年第51卷第23期摘要：针对某些低压电气设备需要对特定电流的热效应进行严格测试的需求，设计了一种具有多种运行模式的大功率交流恒流源装置。

该恒流源装置采用多组逆变H 桥共直流母线的电路拓扑，以矢量控制作为核心算法，根据不同的测试需求，可选择不同的运行模式，包括单相独立运行模式、单相并联运行模式以及三相运行模式。

经过实验验证，所提出的具有多种运行模式的恒流源完全可以满足不同种类低压电气设备的测试需求，并且基于矢量控制理论的控制策略使该恒流源装置实现可靠高效运行，获得了低谐波、高精度的输出电流，具有广阔的应用范围和市场前景。

关键词：恒流源；逆变H 桥；LCL 滤波器；矢量控制中图分类号：TM464文献标识码：ADOI ：10.19457/j.1001-2095.dqcd22030Design of High Power AC Constant Current SourceSUN Chuanjie ，TIAN Kai ，CHU Zilin ，YANG Jingran ，ZHANG Zhonglei（Tianjin Research Institute of Electric Science Co.，Ltd.，Tianjin 300180，China ）Abstract:For some low-voltage electrical equipment that requires strict testing of the thermal effects of specific currents ，a high power AC constant current source with multiple operating modes was designed.The constant current source adopts the circuit topology of multiple sets of H-bridge inverter common DC bus ，and uses vector control as the core algorithm ，according to different test requirements ，different operation modes can be selected ，including single-phase operation in independence ，single-phase operation in parallel and three-phase operation.Experimental results demonstrate that the constant current source can meet the testing needs of different types of low-voltage electrical equipment ，the control strategy based on vector control theory enables the constant current source to operate reliably and efficiently ，and obtains low harmonic ，high-precision output current ，the constant current source has a wide range of applications and market prospects.Key words:constant current source ；H-bridge inverter ；LCL filter ；vector control基金项目：天津电气院科研开发创新基金（GE2017ZL002）作者简介：孙传杰（1988—），男，硕士，工程师，Email ：***************一种大功率交流恒流源的设计孙传杰，田凯，楚子林，杨敬然，张中磊（天津电气科学研究院有限公司，天津300180）交流恒流源被广泛应用于低压电气设备的型式试验，当前市场份额基本被国内产品占据。

大功率交流恒流源电路
恒流源电路如图1所示：
图1交流恒流源电路
在图1中，应保证R3=R5=R6=R7，这样输出的电流比较稳定，同时R2应该尽可能的小，这样R2上面能耗就比较少。

图1中，R4是负载，当R2和输入电压V1保持不变的情况下，流过R4上的电流基本上保持不变，即可以认为是恒流。

下面的图2，图3，图4都是仿真结果图。

通过仿真可以看出，当其他条件都不变的情况下，仅仅改变负载的阻值，即R4的值，输出电流基本上不变。

由于LM1875具有交流和直流对地短路的保护功能和超载过热保护电路，可以输出最大功率为30W，因此，此电路可以输出的电流比较大。

理论上，如果R2为30欧，最大的电流可以输出将近1A。

图2
图3
图4。

大功率恒流源的设计恒流源（Constant Current Source）是一种电子设备，它能够提供并保持稳定的输出电流，无论负载的电阻值如何变化。

在电路设计中，常常需要使用恒流源来驱动负载，例如LED、激光二极管等。

本文将介绍大功率恒流源的设计过程。

首先，我们需要明确设计的要求和限制条件。

在设计大功率恒流源时，需要考虑以下几个关键参数：1.输出电流范围：确定所需的输出电流范围，以满足特定负载的要求。

2.输出电压范围：选择适当的输出电压范围，以满足特定负载的工作电压需求。

3.输出功率：根据负载的功率需求，确定所需的输出功率范围。

4.稳定性：确保输出电流的稳定性，以防止负载中的电压和电流波动。

接下来，我们将介绍大功率恒流源的设计步骤：步骤1：选择适当的电流源在设计恒流源之前，我们需要选择适当的电流源。

一般来说，常用的电流源包括运算放大器、普通二极管、场效应管等。

选择电流源时要注意其输出电流范围和稳定性。

步骤2：设计电流反馈环路为了实现恒流源的稳定性，我们需要设计电流反馈环路，使输出电流与参考电流保持一致。

这可以通过负反馈来实现，其中负载电流与参考电流比较，并通过控制电流源来实现输出电流的调节。

步骤3：选择适当的功率放大器为了实现大功率输出，我们需要选择适当的功率放大器。

常见的功率放大器包括MOSFET、功率晶体管等。

选择功率放大器时要考虑其最大功率输出和效率。

步骤4：设计电源供应为了提供足够的电源供应，我们需要设计适当的电源电路。

这可以通过使用变压器、整流器和滤波电容等组件来实现。

步骤5：进行样品测试和优化完成恒流源的设计后，我们需要进行样品测试和优化。

这包括测量输出电流的稳定性、负载调整的响应速度等。

根据测试结果，我们可以对电路进行优化和改进。

最后，根据设计需求和实际应用要求，我们可以选择适当的元件和电路拓扑来实现大功率恒流源。

在设计过程中，需要综合考虑电流范围、电压范围、功率输出和稳定性等因素，并进行适当的测试和优化。

一种双极性输出大功率压控恒流源设计方案
0 引言
在电子仪器设备中经常要用到压控电流源，并且要求在负载变化时具有很好的稳定性。

传统的恒流源制作方法可以是利用二极管、三极管、集成稳压源的特性制作的参数稳流器、串联反馈调整型稳流电源、开关稳流源等等。

参数稳流器的输出电流范围小、稳流精度不高; 串联反馈调整型稳流电源的输出电流小，效率较低;开关稳流源不仅电路复杂、元器件数量多，而且输出纹波大、可靠性较差。

考虑到以上缺点，本设计采用了普通的运放，配合三极管进行电压扩展和电流扩展，既达到了提供大输出电流的目的，而且电路结构简单，成本较低，精度较高。

1 电路设计
图1 是本设计的原理框图，由外部的控制电压信号输入到运放构成的恒流模块中。

输出的电流经电压扩展模块和电流扩展模块后提供给负载。

电流经过采样电阻进行电流采样，获得的采样信号经由电压反馈系统模块反馈到恒流模块中进行恒流。

其中由功率模块对电压扩展模块和电流扩展模块进行供电。

(1) 功率模块。

选择市面上常用的开关电源对电流扩展模块提供功率输出，在其输出端并接电容以消除干扰。

由于要求双极性输出，所以选用双极性输出的开关电源可节约成本并减小体积。

在实验中，我们使用标称纹波为1%的开关电源。

使用78、79 系列三端稳压器降压后提供给电压扩展模块以提高运放的输出电压。

(2) 运放恒流及电压反馈模块。

图2 是运放恒流模块及电压反馈模块。

由图2 可见由电流输出端采集到的经分压处理后的采样反馈信号经由运放组成的跟随器及反向器后，被送到反向加。

大功率恒流源设计引言：一、设计原理：二、设计步骤：1.选定电路拓扑结构：根据需求和应用场景，选择适合的电路拓扑结构。

常见的大功率恒流源电路结构包括串联电流源、并联电流源和开环式电路。

2.选择功率器件：根据设计要求和工作条件，选择适合的功率器件。

功率器件的选择应考虑其功率损耗、工作电流和温度特性等因素。

3.设计控制电路：根据电路拓扑结构和选定的功率器件，设计和实现控制电路。

控制电路通常包括电流传感器、比较器、放大器、反馈电路和输出控制电路等。

4.优化设计参数：通过参数调节和性能测试，优化设计参数，以提高大功率恒流源的稳定性和输出精度。

5.安全保护设计：为了保护设备和用户安全，设计必须包括过流保护、过热保护和短路保护等安全保护机制。

三、实例分析：以串联电流源设计为例，以下为具体实例分析：1.电路拓扑结构选择：选择串联电流源拓扑结构，其中包括反馈控制回路和输出限流器。

2.选择功率器件：选择适合的功率晶体管，要求具有较大的电流承受能力和低热阻。

3.设计控制电路：设计反馈控制回路，包括电流传感器、比较器和放大器等。

选择合适的电流传感器，如霍尔传感器或电流互感器，用于测量输出电流的值。

比较器用于将测量值与设定值进行比较，并产生误差信号。

放大器用于放大误差信号，并通过反馈电路控制功率晶体管的驱动电压。

4.优化设计参数：通过参数调节和性能测试，优化电流源的输出精度和稳定性。

可以进行校准来调整电流源的输出电流与设定电流之间的差异。

5.安全保护设计：为了保护设备和用户安全，设计必须包括过流保护、过热保护和短路保护等安全保护机制。

过流保护可以通过开关或保险丝实现，过热保护可以通过温度传感器和风扇进行控制，短路保护可以通过电流限流器实现。

四、总结：设计大功率恒流源需要考虑功率晶体管的选择、电路的拓扑结构和控制电路的设计等因素，还需要进行参数调节和性能测试以优化设计。

此外，为了确保安全，还需要包括过流保护、过热保护和短路保护等安全保护机制。

大功率精密恒流源系统设计作者：耿振野鲍学良陈广秋来源：《中国新技术新产品》2010年第13期摘要:本文采用嵌入式控制器设计并制作了一智能化的数控直流电流源,该电流源在工频输入,输出直流电压小于10V的情况下,通过调整加键和减键可使输出电流在200mA～2000mA范围内连续可调,且在改变负载电阻的情况下输出电流的精度可达到0.05%,纹波电流小于2mA;所设计的电流源具有输出稳定,精度高,使用操作简单,功能扩展方便,效率高等特点。

关键词:嵌入式控制器;过流保护;接口电路;键盘显示1 概述恒流亦可叫稳流,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。

恒流源性能的主要参数如下:1.1 稳流系数Si:在负载和环境温度保持不变的条件下,输出电流的变化量与输入电压的变化量之比称为恒流源的稳流系数,并以Si表示。

输出电阻Ro:在输入电压和环境温度保持不变的条件下,输出电流的变化量和输出电压的变化量之比的倒数称为恒流源的输出电阻(即等效内阻)并用Ro表示。

1.2 电流温度系数 I:在输入电源电压和负载电阻保持不变的条件下,输出电流的变化量和环境温度的变化量之比值称为恒流源的电流温度系数,并记以 I表示。

1.3 电流稳定度Yi:上述定义的三个参数外,在使用中,对恒流源质量最直接的评述标准应该是输出电流自身的相对变化(当上述三个条件不变的情况下),叫电流稳定度,记作Y(i)。

2 系统组成和工作原理本文所设计的数控直流稳流电源由整流滤波,调整电路,输出电压电流取样电路,电压比较放大电路,控制器,数字电位器等几部分组成,原理方框图如图1所示:具体的工作原理为:输入交流电经变压器降压,整流滤波和三端稳压器稳压后产生12伏输出作为辅助电源,提供给运放及后续电路使用,当输入电压由于电源电压或负载电流变化引起变动时,则变动的信号经稳压取样电路与基准电压相比较,其所得误差经比较放大器放大后,再经放大电路控制调整管使输出电压调整为给定值。