恒压恒流输出式单片开关电源的设计原理

开关电源恒压恒流控制回路的工作原理和参数计算1.电压控制环的设计恒压源的输出电压由下式确定U O=U Z+U F+U R1=U Z+U F+I R1R1其中，U Z=6.2V（即稳压管VD1的稳定电压），光耦合器PC817A中红外 LED的正向压降U F=1.2V （典型值），需要确定的只是R1上的压降U R1。

令R1上的电流为I R1，VT2的集电极电流为I C2，光耦合器输入电流（即LED工作电流）为I F，显然I R1=I C2=I F，并且它们随u、I C和光耦合器的电流传输比CTR值而变化。

已知单片LED 驱动电源的控制端电流I C变化范围是2.5mA（对应于最大占空比D MAX）~6.5mA（对应于最小占空比D MIN），现取中间值I C=4.5mA。

因I C是从光敏三极管的发射极流入控制端的，故有关系式I R1=I C CTR采用线性光耦合器时，要求CTR=80%～160%，可取中间值：120%。

在I C和CTR 值确定之后，很容易求出I R1。

将I C=4.5mA，CTR=120%代入式中得到，I R1=3.75mA。

令R=39R时，U R1=0.146V。

最后计算出U O=U Z+U F+U R1=6.2V+1.2V+0.146V=7.546V=7.5V2.电流控制环的设计电流控制环由VT1、VT2、R1~R6、C1和PC817A等构成。

下面要最终计算出恒定输出电流I OH 的期望值。

R2为VT1的基极偏置电阻，因基极电流很小，而R3上的电流很大，故可认为VT1的发射结压降U BE1全部降落在R3上。

有公式I OH=U BE1 R3利用下面两式可估算出VT1、VT2的发射结压降U BE1=kTqln(I C1I S)U BE2=kTqln(I C2I S)式中：k为玻尔兹曼常数；T为环境温度（用热力学温度表示）；q是电子电量；当T A=25℃时，T=298K，kTq=0.0262（V）；I C1、I C2分别为VT1、VT2的集电极电流；I S为晶体管的反向饱和电流，对于小功率管，I S=4×10−14A。

收稿日期:2000-06　沙占友,男,河北科技大学电子工程系教授,出版了多本专著。

恒功率输出式单片开关电源的设计原理沙占友　睢丙东　王彦朋(河北科技大学　石家庄　050054) 摘要:介绍由TOP202Y 构成的恒功率输出式单片开关电源的工作原理和设计要点。

关键词:单片开关电源　恒功率　输出　控制电路　图1　15W 恒功率输出式开关电源的电路图 恒功率输出单片开关电源的特点是,当输出电压V 0降低时,输出电流I 0反而会增大,使二者乘积I 0・V 0不变,输出功率P 0保持恒定。

这种开关电源可作为高效、快速、安全的电池充电器,对笔记本电脑的电池进行充电。

恒功率输出特性近似为一条双曲线。

1　恒功率输出式开关电源的工作原理 TOP202Y 是美国Power 公司研制的TOPSwitch 系列三端单片开关电源。

它只有三个引出端(控制端C 、源极S 、漏极D ),内含脉宽调制器、功率开关场效应管(MOSFET )、自动偏置电路、保护电路、高压启动电路和环路补偿电路,通过高频变压器使输出端与电网隔离,适用于构成无工频变压器式高效开关电源。

由TOP202Y 构成的15V 、15W 恒功率输出式开关电源,电路如图1所示。

TOP202Y 型单片开关电源在宽范围电压输入(u =85V ～265V AC )时的最大输出功率为30W 。

该电源工作在连续模式下,并且从次级来调节输出功率,不受初级电路的影响。

当输出电压从15V (即100%・V 0)降至715V (即50%・V 0)时,恒功率准确度可达±10%。

85V ～265V 交流电压经过BR ,C 1整流滤波后,为初级回路提供直流高压。

漏极箝位保护电路由VD Z 1和VD 1构成。

反馈绕组电压经过1N914、C 4整流滤波后,给光耦中的光敏三级管提供集电极电压。

C 5为控制端的旁路电容。

次级电压由VD 2、C 2、L 1和C 3构成。

VD 2采用FE3C 型150V/4A 的超快恢复二极管。

LED恒压和恒流驱动电源工作原理
LED恒压和恒流驱动电源工作原理
LED线性恒流(CC)驱动电源具有电路简单、使用元器件数量少和EMI小的特点。

LED采用串联工作方式可以确保通过每只LED的工作电流一致，而LED恒压(CV)驱动LED并联使用时则不能确保通过每只LED的工作电流一致。

线性LED驱动电路的功耗可以用公式
(VIN-n×VF)×IF表示，公式中n表示LED负载串中的LED数，在LED负载电流等于或大于350mA的应用场合，线性LED驱动电路中的功率管需用散热片，加大了LED驱动电路的成本和体积。

(1)LED恒压驱动电源工作原理
LED负载恒压驱动电源工作原理图如图2所示，通过调节输出取样电阻RFB1和RFB2的取值，可以调节输出电压数值。

由于LED的发光色温、输出流明数和LED的正向工作电流有关，为稳定LED光输出，实用中不宜采用恒压LED驱动工作方式。

恒压恒流充电器原理
恒压恒流充电器是现代电子产品中常用的充电器类型之一。

其原理是在充电过程中，通过调整电源输出电压和电流大小，使得充电电流能够在一定的范围内保持恒定，并且保证充电电压始终稳定在设定的值。

恒压恒流充电器的工作原理可以简单描述为：当电池电压低于设定值时，充电器将输出一个恒定的电流，直到电池电压上升到设定的电压水平。

此时，充电器将保持一个稳定的电压，直到电池电流下降到恒定的充电电流水平为止。

这种充电方式可以保证电池充电效率高、充电时间短、充电过程稳定等优点。

恒压恒流充电器主要由两个部分组成：调整电路和控制电路。

调整电路负责调整电源电压和电流大小，以适应不同类型的电池充电需求，而控制电路则负责监测电池的状态，控制充电过程，以保证电池的安全和寿命。

在实际应用中，恒压恒流充电器可以应用于各种类型的电池，如铅酸电池、镍氢电池、锂电池等，可以广泛用于移动电子产品、电动工具、电动汽车等领域。

- 1 -。

关于可调恒压恒流电源的原理、特性及使用：恒压恒流的原理：根据U=IR，R=U/I：如果R>(U/I),则电源正常工作。

如果R<(U/I),I是恒定不变的，则电源恒流部分保护，输出电压下降，直到满足条件R=(U/I)。

特性：所谓的恒压，即电压可以恒定到一个值上，可调恒压，即这个恒定的电压值是可调的。

所谓的恒流，即电流可以恒定到一个值上，可调恒流，即这个恒定的电流值是可调的。

使用：可调恒压恒流电源在使用前需要先设置恒流保护值，再设置输出电压，然后开始工作。

首先将电源输出电压调到5V左右，短路输出，调整电流输出旋钮设置保护电流到你需要的值，撤消短路，调整电压到需要值，接上实验设备开始工作。

例如：一个电路的工作电压是12V所需电流约0.3A，操作如下。

将电源输出电压调到5V左右，短路输出，调整电流输出旋钮设置保护电流0.5A（要比工作电流略大），撤消短路，调整电压到12V，接上电路开始实验。

如果试验过程中电路板放到金属上部分电路短路了，使电流剧增，当电流上升到0.5A时，电源恒流保护部分工作随即使输出电压下降以保护试验设备。

常识了解：交流电压经过全波整流电容滤波后直流电压约是交流电压的1.414倍。

例如10V的交流电压经过全波整流电容滤波后直流电压约等于14V。

继电器切换点的选择：交流输入电压减去5V等于切换电压。

例如变压器抽头0-15V-25V-35那么第一级的切换电压是15V-5V=10V，即在10V 时切换到25V的抽头上。

第二级的切换电压是25V-5V=20V，即在20V时切换到35V的抽头上。

关于继电器切换与否可以测R17两端的电压来判断，R17电压（直流）除以1.414约等于当前的抽头电压（交流）。

调试前的准备：安装后经检查无误后（输出端的电容和二极管一定要装；3DF20要装到大的散热器上），如果您没有接电流表，请把电流表接点“A”短路，然后通电。

请参考原理图：测C1、C2电压，应在12-25V为正常。

恒流电源原理
恒流电源是一种特殊类型的电源，它能够提供恒定的电流输出。

它的工作原理是通过反馈控制的方式，使得输出电流保持稳定，不受负载变化或其他外部因素的影响。

恒流电源通常由一个可调节的电压源和一个反馈回路组成。

电压源提供电压信号，而反馈回路监测负载电流并与设定的参考电流进行比较。

根据这个比较结果，反馈回路通过控制电源的输出，使得输出电流保持恒定。

具体而言，当负载电阻发生变化时，负载电流也会随之变化。

反馈回路会监测到这个变化，并将其与参考电流进行比较。

如果负载电流小于参考电流，反馈回路会向电源发出控制信号，使得电源提供更多的电流。

相反，如果负载电流大于参考电流，反馈回路会减少电源的电流输出。

通过这种反馈控制的方式，恒流电源能够始终保持输出电流的稳定性，从而确保负载电路得到恒定的电流供应。

这对于一些特定的应用非常重要，例如LED驱动和精确的电流控制实验中。

总之，恒流电源通过反馈控制的方式实现输出电流的恒定，使得负载电路得到稳定可靠的电流供应。

这种电源在许多应用中都非常有用，尤其是在需要精确电流控制的情况下。

关于可调恒压恒流电源的原理特性及使用可调恒压恒流电源是一种常见的电子设备，用于提供稳定的电流和电压输出。

它具有广泛的应用，包括电子实验室、工业生产线以及各种科学研究领域。

可调恒压恒流电源的工作原理基于反馈控制系统。

其主要组成部分包括电源变压器、整流电路、滤波电路、功率放大器、反馈电路和控制电路等。

电源变压器将交流电源转换为所需的较低电压，整流电路将其转换为直流电压。

滤波电路用于减少直流电压中的纹波，并提供更稳定的输出电压。

功率放大器是可调恒压恒流电源的关键部分。

它接收控制电路提供的输入信号，并根据需要调整输出电流和电压。

通常，功率放大器采用调整开关的方式来实现电流和电压的调节。

当输出电压或电流与设定值不匹配时，控制电路将相应信号发送给功率放大器，通过调整开关周期和占空比来达到所需的电流和电压输出。

反馈电路通过测量输出电流和电压，提供准确的参考信号以进行比较。

可调恒压恒流电源的特性主要体现在其稳定性、精度和可调范围上。

首先，它可以提供高度稳定的输出电流和电压，并具有良好的负载适应性。

其次，它通常具有较高的输出精度，可以满足对精确电流和电压的需求。

此外，可调范围广泛，用户可以根据需要灵活地调整输出电流和电压。

可调恒压恒流电源的使用非常广泛。

在实验室中，它常用于电子元器件的测试和测量，例如对二极管、晶体管和集成电路等的电流电压特性参数进行测量。

在工业生产中，它常用于电子产品的生产线上，用于测试和校准各种电子设备。

此外，可调恒压恒流电源还可用于电化学反应、电镀、电解和电池充放电等过程控制。

总结起来，可调恒压恒流电源是一种可靠稳定的电子设备，用于提供稳定的电压和电流。

它的原理基于反馈控制系统，具有高度稳定性、高精度和广泛的可调范围。

它的使用范围广泛，适用于电子实验室、工业生产线以及各种科学研究领域。

恒压/恒流充电器原理分析该充电器工作原理介绍如下，电路见附图所示。

1 .主电路采用220V电网直接供电，经KZ1 －KZ4 全控桥式整流，再经极性切换开关输出接负载（蓄电池）。

当蓄电池在充电工作方式时，切换开关K1倒向上端。

全控桥与半控桥工作原理完全相同，只是应用两套触发电路，每套输出脉冲分别控制两个对角位置的可控硅。

当蓄电池工作于放电状态时，K1倒向下端，即蓄电池电压与整流输出反极性相接，同时触发电路的同步变压器的电源也经：K2 倒向右侧。

当电源电压为正半周时，输入电源 1端为正，这时触发KZ2 、KZ3两管使之导通，只要蓄电池电压高于电源电压。

便有电流流回电源；当电源电压高于蓄电池电压时可控硅就自行关断。

同理，当电源 2 端为正时，触发KZ1 、K24 两管使之导通。

C5 ～C8 、R9 －R12 为阻容吸收保护电路，作用是吸收外部电源瞬间高电压，以保护可控硅。

2 .触发电路同步电源由降压变压器Bl 供电，D1 、D2 ，2CW1 、2CW2 组成的两个半波整流工作的触发电路，它们共用一个稳压电阻R5 及一个中线。

给定电压Ug 是从电位器W3 、R4 、D3 、D4 分压取得，根据蓄电池工作方式的不同，反馈信号U，可来自蓄电池电压，经电阻R2 、电位器W1 分压后供给，也可由直流互感器B2取得正比于直流电流的一个电压供给电流信号，前者为恒压充电用；后者为恒流充电用，两种反馈工作方式由开关K3 切换。

移相电路由V1 、R6 、C2 、C3 、C4 、D5 、D6 组成。

单晶管触发电路由V2 、、V3 、R7 、R8 、BMI 、BM2 组成，单结晶体管b1 发出脉冲，经脉冲变压器输出两路脉冲分别触发KZl-KZ4 两个对角位置的可控硅。

直流互感器B2 就是两个线圈反相串联的饱和电抗器，由同步变压器的另一组线圈供电，经D7 ～D10 桥式整流、电容C1 滤波加在电位器W2 上（当穿过铁芯的直流电流较大时铁芯因饱和而阻抗减小，回路电流增大，将它经桥式整流后输出加在电位器W2 上），W2上的电压大小就可以反映直流电流的大小。