一种高电压小功率交流恒流源的设计

压控恒流源电路设计
压控恒流源电路是一种常用的电子电路，用于实现对负载的恒定电流控制。

它可以根据负载的电流需求，自动调整输出电压，保持电流不变。

设计压控恒流源电路的关键是利用电压和电流之间的关系来实现控制。

以下是一种常见的压控恒流源电路设计：
1.基本电路结构：
该电路由一个可变电阻和一个电流传感器组成。

可变电阻用于调整电流大小，电流传感器用于检测实际电流值。

2.参考电压电路：
在该电路中，使用一个稳定的参考电压源，例如锗二极管或稳压源，来提供一个固定的参考电压。

3.比较放大器电路：
将负载电流与参考电流进行比较，并通过比较放大器将比较结果放大。

比较放大器可以是运算放大器或比较器。

4.反馈回路：
将比较放大器的输出反馈给可变电阻，以调整电流大小。

反馈回路可以使用反馈电阻网络来实现。

5.电流传感器：
为了测量负载电流，可以使用电阻、霍尔效应传感器或电流互感器等。

整个电路的工作原理是：电流传感器检测负载电流，并将其与参考电流进行比较。

比较放大器输出的误差信号通过反馈回路调整可变电阻的阻值，从而自动调整电流大小，以保持负载电流恒定。

需要注意的是，设计压控恒流源电路时，要考虑负载的额定电流范围和电压范围，选择合适的元器件，确保电路的稳定性和可靠性。

此外，还需要进行合适的保护措施，如过流保护、过压保护等，以确保电路和负载的安全运行。

220V交流电源供电的电容限流式LED节能灯图1、高亮LED应用电路图集1.采用220V交流电源的电阻限流式小射灯或台灯图1电路的特点是制作简单，根据本地区电源电压的高低，一般可用管子90-100只串联。

管子的数量如果太少效率相对就较低。

限流电阻R根据电源电压和管子的数量适当调整以控制发光管的电流，一般不要超过20mA。

对于电源电压不稳定和波动较大的地区，发光管的电流也会跟着电压的波动而有所波动，这是它的缺点。

限流电阻R的功率要求2W以上，以免发热损坏（发光管数量越少，R的阻值就要越大且功率也要越大）。

本电路总耗电功率不足6W。

如果用于制作射灯，则宜选用聚光型的发光管，如果用于制作一般照明台灯，则宜选用散光型的发光管。

/2、2、采用恒流源电路的220V交流电源小射灯或节能照明灯图2是采用恒流源的电路，虽然电路多用了几个元件，增加了一些成本，但使用效果要比只用电阻限流的电路好得多，即使电压波动较大，电路仍然能保持电流恒定不变，这对发光管的寿命是非常有利的，本电路中的主要元件三极管，要求其耐压要400V以上，功率也要10W以上的大功率管，如MJE13003、MJE13005等，并且要加上散热片，滤波电容C容量为4.7uF，耐压要有400V以上，发光管电流的大小由R2调整决定，为方便调整可用可变电阻调整后再换上相同阻值的固定电阻，本电路可带发光管数量少则十几只，最多可达到90多只，在此范围内的电流都能基本保持恒定不变。

本电路使用发光管数量也不可太少，越少其效率也越低。

本电路总耗电功率约6W。

3、采用220V交流电源的电容限流式节能照明灯图3电路的优点是成本较低体积较小，电路的电流也相对恒定，通过管子的电流大小主要由C1决定。

本电路具有完善的三重防冲击电流设计，能最大限度的保护发光管的安全。

即R2防开灯时的大电流对整流管的冲击；电容C2起滤波并和R2、R3共同起防开灯时大电流对发光管的冲击；R3还起着防短时间内反复开关灯对发光管的高电压高电流冲击。

电子设计工程Electronic Design Engineering第26卷Vol.26第11期No.112018年6月Jun.2018收稿日期：2017-08-22稿件编号：201708121作者简介：赵琛（1990—），男，湖北咸宁人，硕士，助理工程师。

研究方向：自动化设备。

随着SPWM 技术在逆变器等领域的运用越来越广泛，以及IGBT 、Power MOSFET 等功率开关器件的迅速发展，使得SPWM 控制的大功率交流恒流电源向着小型化、智能化、高精度方向发展[1]。

根据对我国目前的电源生产企业的规模来看，主要从组装、中外合资、自主研发3方面着手。

组装企业采用进口部件进行组装，质量好，成本高，关键技术受限于人，对国内市场适应性差；中外合资企业基本能满足国内市场需求，但对企业发展潜力和竞争力有限；自主研制企业能按市场需求进行专注研发，虽然整理水平有待提高，但适用性强，有利长远发展。

因此，考虑到市场上的恒流源在精度、稳定性、幅值、相位、价格等方面无法同时满足要求，本文对恒流源的设计进行了初步研究和探讨，制作了一个可并联使用的恒流源装置，该装置可完成部分低压电器产品的型式试验[2-3]。

文中设计了一种基于ARM 微控制器LPC1768微处理器的大功率交流型恒流电源系统，在分析单极性SPWM 的调制原理的基础上利用LPC1768特性，实现了单极性SPWM 分断同步调制方式，其控制精度高、实时性好、动态响应快，能在不受外界因素干扰下输出稳定精确的恒定电流值。

1基本结构及工作原理本数控恒流源系统由恒流源主电路和控制系统基于SPWM 调制的交流恒流源系统设计赵琛，张益，裴方晟，陶泽勇（国核电站运行服务技术有限公司上海200233）摘要：为了进行低压电器中低压成套开关设备和控制设备的型式试验，提高检测效率和提升检测平台，提出一种基于单极性SPWM 调制方式的低压电器产品检测交流恒流源装置。

控制部分采用NXP 公司推出的基于ARM Cortex-M3内核的LPC1768微控制器实现SPWM 波形的数字化生成算法，有效降低谐波失真，另外采用了模糊PID 控制方法，使得交流恒流源的输出稳定性及精确性得到了进一步的提升，并进行现场试验数据的采集、处理，通过网络通讯对检测数据实时传输。

mos管恒流源电路介绍在电子电路中，常常需要使用恒流源来对电路中的负载进行电流控制。

MOS管恒流源电路是一种常见的电路配置，它可以提供稳定的电流输出并对负载电阻的变化具有一定的抵抗能力。

本文将对MOS管恒流源电路进行全面、详细、完整且深入地探讨。

基本原理MOS管恒流源电路是通过MOS管的工作原理来实现恒流输出的。

当MOS管处于饱和区时，其漏极电流与栅极电压成正比。

通过合理的电路设计和偏置设置，可以使得MOS管工作在饱和区，从而实现恒流输出。

电路结构MOS管恒流源电路的基本结构如下所示：Vdd|R|+---| ||MOS|| |---|GND其中，Vdd为电源电压，R为负载电阻，MOS为MOS管。

通过控制MOS管的栅极电压，可以控制电路中的电流。

工作原理MOS管恒流源电路的工作原理如下：1.当电源电压Vdd施加在电路上时，MOS管的栅极电压为0V，此时MOS管处于截止区，没有漏极电流流过负载电阻R。

2.当把栅极电压逐渐增加时，当栅极电压达到某个阈值电压时，MOS管开始进入饱和区。

此时，栅极电压的增加将导致漏极电流的增加。

3.当栅极电压继续增加时，MOS管的漏极电流逐渐稳定在一个恒定值。

这是因为MOS管的饱和区特性决定了漏极电流与栅极电压成正比。

4.当电源电压Vdd变化时，由于MOS管的饱和区特性，漏极电流基本保持不变，从而实现了对负载电阻变化的抵抗能力。

设计与优化设计和优化MOS管恒流源电路时，需要考虑以下几个关键因素：1. MOS管尺寸选择MOS管的尺寸选择对电路的性能有重要影响。

较大的MOS管尺寸可以提供更大的漏极电流范围，但也会增加电路的功耗和面积。

因此，需要根据具体应用需求综合考虑。

2. 偏置电路设计为了使MOS管能够工作在饱和区，需要设计合适的偏置电路。

常见的偏置电路包括电流镜电路和电流源电路。

合理的偏置电路设计可以提高电路的稳定性和性能。

3. 电源电压选择电源电压的选择也会影响电路的性能。

带PFC功能的150W双管正激恒流源设计设计一个带PFC功能的150W双管正激恒流源涉及到以下几个关键问题：正激拓扑选择、功率因数校正技术、控制策略、保护功能等。

本文将详细介绍如何设计一个满足要求的带PFC功能的150W双管正激恒流源。

一、正激拓扑选择在设计150W双管正激恒流源时，可以选择LLC谐振变换器作为正激的拓扑结构。

LLC谐振变换器具有高效率、高密度、低EMI等优势，适合用于高功率应用，同时也能够实现PFC功能。

二、功率因数校正技术在正激拓扑中实现功率因数校正（Power Factor Correction, PFC）功能是非常关键的。

采用谐振变换器结构，主要通过控制输入电流时间谐振点，实现对输入电流的控制，从而提高功率因数。

三、控制策略控制策略是设计中的关键一环。

针对150W双管正激恒流源，可以引入一种基于周期延时的控制策略。

该控制策略主要包括参考电流的计算、比较器的设计以及PWM信号的生成等。

通过这种控制策略，可以有效地控制150W双管正激恒流源的输出，提高系统的稳定性和可靠性。

四、保护功能五、效率分析在设计完成之后，需要对系统的效率进行分析。

通过合理的设计和优化参数，将系统的效率提高到较高水平，实现能源的有效利用。

在整个设计过程中，需要注意一些关键参数的选择，例如输入电压范围、PWM控制频率、输出电压和电流的控制范围等。

同时，还需要注意系统输出的稳定性和可靠性。

通过以上的设计步骤和注意事项，可以实现一个满足要求的带PFC功能的150W双管正激恒流源。

设计出来的150W双管正激恒流源将具有高效率、稳定性和可靠性等特点，能够满足各种应用领域的需求。

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。

• 205•LED 照明在现在社会中的应用越加广泛，与传统光源相比，有很多的优良特性，节能高效，是一种新型光源，使用LED 灯照明为了不浪费电能并且能够在小功率下稳定的运行。

因此本文设计了一款基于BUCK 变换器的LED 恒流电源。

控制回路主要是选用峰值电流型控制法，将输出电压通过采样电阻进行分压采样，再将采样的电压送入芯片，在开关管处串一个采样电阻，同时将采样的电流送入芯片，其次电路中加入EMI 滤波。

最后通过实验仿真与原理样机验证稳定小功率电源的可行性。

随着工业的发展，人们对于电能的需求越来越大，所以大肆开采能源，导致环境的污染日益严重，从而对人们的生活造成了一定的影响。

在对小功率电源的使用过程中，当前的电源设备需要经过整流和逆变来得到连续的大频率电源，在此基础上才能以该频率和功率作用于被处理的对象，其体积和功率较大，无法满足现家庭的需求。

在此背景下，如何设计一款小功率的恒流电源成了解决的主要问题。

文献（秦效勇，尚振东.数字技术下小功率电源优化设计仿真研究）提出了一种基于数字技术的小功率电源优化设计方法。

该方法将电源中的市电电压转换时间设置成固定的常数，将电源单体上的任务调度依据电压的下降次数进行调整，消除了换能器谐振频率的漂移现象，完成了对小功率电源优化设计。

该方法效果好，但使用不灵活。

文献（张宁，等.超声波功率对氩弧熔覆一喷射Ti （C ，N ）增强镍基复合涂层组织和性能的影响）提出了一种基于反激的小功率电源设计方法。

该方法先依据电源的使用环境，设定输出电源范围，选定超声波变压器磁芯，以此为依据完成对小功率电源设计。

该方法简单，但存在耗费成本较大的问题。

针对上诉情况，提出了一种基于BUCK 变换器的LED 恒流源设计。

该设计具有电压稳定、功率低、使用灵活等特点，可以很好的满足LED 灯的工作要求。

1 主电路的设计1.1 BUCK变换器BUCK 电路一般可以在两种模式下进行工作，一种是电流连续的模式（CCM ），还有一种是电流断续模式(DCM)，断续模式下电流会降到0，电流的波形是一种三角形，而在连续模式下，电流不会降为0，电流的波形在这种模式下是呈现一种梯形波。

恒流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)/R1TL431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。