恒流恒压电路方案
锂电池充电器中恒流恒压控制电路的设计
锂电池充电器中恒流恒压控制电路的设计应建华,陈建兴,唐 仙,黄 杨(华中科技大学电子科学与技术系,武汉 430074)摘 要: 设计了一种采用开漏输出MOS管取代二极管的恒流恒压控制电路,对电路处于过渡区的原理进行了详细分析;通过在放大器内部引入负反馈的方式,优化了恒流向恒压过渡时的稳定性。
电路采用德国XFAB公司的0.6μm BiCMOS工艺模型,得到最终测试电压为4.192V,充电精度为0.19%。
关键词: 恒流;恒压;锂电池充电器;过渡区中图分类号: TN432 文献标识码: A文章编号:100423365(2008)0320445204 Design of Constant2Current/Constant2Voltage R egulation Loopin Li2ion B attery ChargerYIN G Jianhua,C H EN Jianxing,TAN G Xian,HUAN G Yang (Dept.of Elect ronic S cience and Technolog y,H uaz hong Universit y of Science&Technolog y,W uhan430074,P.R.China) Abstract: A constant2current/constant2voltage regulation circuit was designed using open2drain MOSFET to re2 place diode.The principle of the transition was analyzed in detail.The stability of the system was improved by in2 troducing negative feedback into amplifier.The circuit was implemented in XFAB’s0.6μm n2well BiCMOS mixed2 signal technology.Test results showed that the circuit had a constant voltage of4.192V and an accuracy error of only0.19%.K ey w ords: Constant current;Constant voltage;Li2ion battery charger;Transition regionEEACC: 2570F1 引 言锂离子电池具有较高的能量重量比、无记忆效应、可重复充电多次、使用寿命长、价格低等优点。
基于tl431的恒压恒流电路
基于tl431的恒压恒流电路基于TL431的恒压恒流电路恒压恒流电路是一种常用的电路设计，它能够提供稳定的电压和电流输出，适用于许多电子设备和实验室应用。
基于TL431的恒压恒流电路是其中一种常见的实现方案。
TL431是一种具有可调节参考电压的精密电压比较器。
它可以通过调整参考电压来实现恒压或恒流输出。
在恒压恒流电路中，TL431被用作反馈元件，对输出电压和电流进行监测和控制。
在恒压恒流电路中，TL431的引脚可以连接到负载电路的输出端和负载电流传感器之间。
通过在TL431的控制引脚上加上一个电阻网络，可以对其参考电压进行调整。
当负载电路的电压或电流超过设定的阈值时，TL431会自动调整输出来保持恒定的电压或电流。
为了实现恒压输出，可以将TL431的控制引脚连接到一个电压分压电阻网络。
该网络将输出电压与参考电压进行比较，并将差异信号反馈给TL431。
通过调整电阻网络的比例，可以设置所需的恒定输出电压。
当负载电路的电压下降时，TL431会自动调整输出电流以保持恒定的电压输出。
而要实现恒流输出，可以将TL431的控制引脚连接到一个电流传感器。
该传感器用于监测负载电路的电流，并将差异信号反馈给TL431。
通过调整电流传感器的灵敏度，可以设置所需的恒定输出电流。
当负载电路的电流变化时，TL431会自动调整输出电压以保持恒定的电流输出。
基于TL431的恒压恒流电路具有许多优点。
首先，它能够提供稳定的输出电压和电流，适用于对电源要求较高的应用。
其次，它具有很高的精度和稳定性，可以满足精密测量和实验要求。
此外，它还可以提供快速响应的调整速度，以适应负载电路的变化。
然而，基于TL431的恒压恒流电路也存在一些局限性。
首先，由于TL431是一个有源元件，它需要一定的电源供电才能正常工作。
其次，由于电阻网络和电流传感器的误差，恒压恒流电路的输出可能存在一定的偏差。
最后，由于TL431的工作原理和特性，它在高温或高压环境下可能会受到影响。
恒压恒流输出式单片开关电源的设计原理
恒压/恒流输出式单片开关电源可简称为恒压/恒流源。
其特点是具有两个控制环路,一个是电压控制环,另一个为电流控制环。
当输出电流较小时,电压控制环起作用,具有稳压特性,它相当于恒压源;当输出电流接近或达到额定值时,通过电流控制环使IO维持恒定,它又变成恒流源。
这种电源特别适用于电池充电器和特种电机驱动器。
下面介绍一种低成本恒压/恒流输出式开关电源,其电流控制环是由晶体管构成的,电路简单,成本低,易于制作。
1.恒压/恒流输出式开关电源的工作原理7.5V、1A恒压/恒流输出式开关电源的电路如图1所示。
它采用一片TOP200Y型开关电源(IC1),配PC817A型线性光耦合器(IC2)。
85V～256V交流输入电压u经过EMI滤波器L2、C6)、整流桥(BR)和输入滤波电容(C1),得到大约为82V～375V的直流高压UI,再通过初级绕组接TOP200Y的漏极。
由VDZ1和VD1构成的漏极箝位保护电路,将高频变压器漏感形成的尖峰电压限定在安全范围之内。
VDZ1采用BZY97C200型瞬态电压抑制器,其箝位电压UB=200V。
VD1选用UF4005型超快恢复二极管。
次级电压经过VD2、C2整流滤波后,再通过L1、C3滤波,获得＋7.5V输出。
VD2采用3A/70V的肖特基二极管。
反馈绕组的输出电压经过VD3、C4整流滤波后,得到反馈电压UFB=26V,给光敏三极管提供偏压。
C5为旁路电容,兼作频率补偿电容并决定自动重启频率。
R2为反馈绕组的假负载,空载时能限制反馈电压UFB不致升高。
该电源有两个控制环路。
电压控制环是由1N5234B型62V稳压管(VDZ2)和光耦合器PC817A(IC2)构成的。
其作用是当输出电流较小时令开关电源工作在恒压输出模式,此时VDZ2上有电流通过,输出电压由VDZ2的稳压值(UZ2)和光耦中led的正向压降(UF)所确定。
电流控制环则由晶体管VT1和VT2、电流检测电阻R3、光耦IC2、电阻R4～R7、电容C8构成。
恒压、恒流、恒阻电子负载的设计
2
hing at a time and All things in their being are good for somethin
2 电子负载电路设计
2．1 核心处理器 核心处理器负责控制与协调其他各个模块工作，并进行简单的数字信号处理。在
整个电子负载系统中，主控器是系统的控制中心，其工作效率的高低关系到系统效率 的高低以及系统运行的稳定性。设计过程中用单片机作为主控制器。电子负载系统的 主控制器选用 STC89C52。
The Design of an Electronic Load with Constant Voltage,
Constant Current and Constant Resistance
Student majoring in Electrical Engineering&Automation Wang Junnan
1 电子负载的原理
电子负载的原理是控制内功率 MOSFET 或晶体管的导通量（占空比），靠功率管 的耗散功率消耗电能的设备，它能够准确检测出负载电压，精确调整负载电流。它的 基本工作方式有恒压、恒流、恒阻这几种。
选用矩阵键盘，功能齐全且直接输入方便快捷。通过键盘输入来控制继电器实现 恒压、恒流的模式转换。通过键盘输入分别设定恒压、恒流电路模块的工作参数。通 过手动调节设定恒阻模式工作参数。电压电流检测电路获取电压电流信号，利用 A/D 转换把模拟信号转换为数字信号，采用 STC89C52 单片机作为核心控制器，控制液晶显 示，同时通过比较实际值与设定值调节负载输入信号，形成闭环控制回路。整个系统 有恒压电路模块、恒流电路模块、恒阻电路模块、D/A 输出控制电路、A/D 电压电流检 测电路、键盘电路、显示电路模块，通过软、硬件的协调配合，实现了整个设计。电 子负载原理图如图 1 所示。
某恒压恒流电源的电路图及解释
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。
高中物理实验专题：72《恒压源恒流源》
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 。
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 。
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 。
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72-1b 使用7805构造实验电路图72-1a 使用三极管构造实验电路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72-3a 恒压源实验装置图图72-3b 恒流源实验装置图图72-4 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 。
图72-5 实验数据。
发光二极管的驱动方式中，恒压和横流哪种好？
发光二极管的驱动方式中，恒压和横流哪种好？
恒流和恒压驱动是LED驱动的两种常用技术方案。
恒压驱动中，LED和限流电阻串联在一起，整体接在恒定的电压中；恒流驱动中，输出的电流为恒定的流过LED的电流都是一致的，亮度比较均匀。
从驱动方案上，恒流和恒压无所谓好坏，只有哪种方案最适合。
下面介绍这两种方案。
1 恒压驱动型这种方式适用于驱动LED数量比较少的情况，每一个LED都接一个限流电阻，防止电流过大将LED烧坏。
由于LED具有正向导通压降，并且每一个LED的正向导通压降都不同，就导致流过每个LED的电流都不相同，所以LED的亮度可能存在轻微的差异。
电源指示灯、状态指示灯都是通过这种方式所实现的。
驱动电路如下图所示。
总之，这种方式适用于驱动数量较少的情形，并且并联支路发生故障后，不会影响其他支路的LED。
2 恒流驱动型恒流驱动在LED照明行业比较常用，在驱动LED数量比较多时这种方式可以使流过LED 的电流相同，使发光亮度比较一致。
恒流源驱动器输出的电流是恒定的。
电路框图如下图所示。
这种驱动方式适合于驱动较多数量的LED，电流一致，亮度均匀，但是缺点就是当其中一个LED发生故障时，其他所有LED都会熄灭。
综上，这两种方式都用于驱动LED，并无好坏之分。
恒压方式适合于驱动较少数量的LED；而恒流方式适合驱动较多数量的LED。
这两种方式各有优缺点。
恒流恒压充电器的原理与设计
恒流恒压充电器的原理与设计随着高新电子技术的发展各类充电电子产品不断上升，为此云峰电子为朋友们提供些相关恒流充电器的制作与原理分析，请仔细阅读！第一类、lm317恒流源电路图图１、图２分别是用７８××和ＬＭ３１７构成的恒流充电电路，两种电路构成形式一致。
对于图１的电路，输出电流Ｉｏ＝Ｖｘｘ／Ｒ＋ＩQ，式中Ｖｘｘ是标称输出电压，ＩQ是从ＧＮＤ端流出的电流，通常ＩQ≤５ｍＡ。
当ＶＩ、Ｖｘｘ及环境温度变化时，ＩＱ的变化较大，被充电电池电压变化也会引起ＩQ的变化。
ＩQ是Ｉｏ的一部分，要流过电池，ＩQ的值与Ｉｏ相比不可忽略，因而这种电路的恒流效果比较差。
对于图２的电路，输出电流Ｉｏ＝ＶREF／Ｒ＋ＩADJ，式中ＶREF是基准电压，为１．２５Ｖ，ＩADJ是从调整端ＡＤＪ流出的电流，通常ＩADJ≤５０μＡ。
虽然ＩADJ也随ＶI及环境条件的变化而变化，且也是Ｉｏ的一部分，但由于ＩADJ仅为７８××的ＩQ的１％，与Ｉｏ相比，ＩQ可以忽略。
可见ＬＭ３１７的恒流效果较好。
对可充电电池进行恒流充电，用三端稳压集成电路构成恒流充电电路具有元件易购、电路简单的特点。
有些读者在设计电路时采用７８××稳压块，如《电子报》２００１年第２期第十一版刊登的《简单可靠的恒流充电器》及今年第６期第十版的《恒流充电器的改良》一文，均采用７８０５。
７８××虽然可接成恒流电路，但恒流效果不如ＬＭ３１７，前者是固定输出稳压ＩＣ，后者是可调输出稳压ＩＣ，两种芯片的售价又相近，采用ＬＭ３１７才是更为合理的改良。
ＬＭ３１７采用Ｔ０－３金属气密封装的耗散功率为２０Ｗ，采用ＴＯ－２２０塑封结构的耗散功率为１５Ｗ，负载电流均可达１．５Ａ，使用时需配适当面积的散热器。
由于ＬＭ３１７的ＶREF＝１．２５Ｖ，其最小压差为３Ｖ，因此输入电压ＶI达４．２５Ｖ就能正常工作。
但应注意输出电流Ｉｏ调得较大时，输入电压ＶI的范围将减小，超出范围会进入安全保护区工作状态，使用时可从图３的安全工作区保护曲线上查明输入—输出压差〔ＶI－Ｖｏ〕的范围。
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LED路灯是低电压、大电流的驱动器件，其发光的强度由流过LED的电流决定，电流过强会引起LED的衰减，电流过弱会影响LED的发光强度，因此LED的驱动需要提供恒流电源，以保证大功率LED使用的安全性，同时达到理想的发光强度。
用市电驱动大功率LED 需要解决降压、隔离、PFC(功率因素校正)和恒流问题，还需有比较高的转换效率，有较小的体积，能长时间工作，易散热，低成本，抗电磁干扰，和过温、过流、短路、开路保护等。
本文设计的PFC开关电源性能良好、可靠、经济实惠且效率高，在LED路灯使用过程中取得满意的效果。
1 基本工作原理
采用隔离变压器、PFC控制实现的开关电源，输出恒压恒流的电压，驱动LED路灯。
电路的总体框图如图1所示。
LED抗浪涌的能力是比较差的，特别是抗反向电压能力。
加强这方面的保护也很重要。
LED路灯装在户外更要加强浪涌防护。
由于电网负载的启甩和雷击的感应，从电网系统会侵入各种浪涌，有些浪涌会导致LED的损坏。
因此LED驱动电源应具有抑制浪涌侵入，保护LED不被损坏的能力。
EMI滤波电路主要防止电网上的谐波干扰串入模块，影响控制电路的正常工作。
三相交流电经过全桥整流后变成脉动的直流在滤波电容和电感的作用下，输出直流电压。
主开关DC/AC电路将直流电转换为高频脉冲电压在变压器的次级输出。
变压器输出的高频脉冲经过高频整流、LC滤波和EMI滤波，输出LED路灯需要的直流电源。
PWM控制电路采用电压电流双环控制，以实现对输出电压的调整和输出电流的限制。
反馈网络采用恒流恒压器件TSM101和比较器，反馈信号通过光耦送给PFC器L6561。
由于使
用了PFC器件使模块的功率因数达到0.95。
2 DC/DC变换器
DC/DC变换器的类型有多种，为了保证用电安全，本设计方案选为隔离式。
隔离式DC/DC 变换形式又可进一步细分为正激式、反激式、半桥式、全桥式和推挽式等。
其中，半桥式、全桥式和推挽式通常用于大功率输出场合，其激励电路复杂，实现起来较困难;而正激式和反激式电路则简单易行，但由于反激式比正激式更适应输入电压有变化的情况，且本电源系统中PFC输出电压会发生较大的变化，故DC/DC变换采用反激方式，有利于确保输出电压稳定不变。
反激式开关电源主要应用于输出功率为5～150 W的情况。
这种电源结构是由
Buck-Boost结构推演并加上隔离变压器而得到，如图2所示。
在反激式拓扑中，由变压器作为储能元件。
开关管导通时，变压器储存能量，负载电流由输出滤波电容提供;开关管关断时，变压器将储存的能量传送到负载和输出滤波电容，以补偿电容单独提供负载电流时消耗的能量。
图中T1为高频隔离变压器，VQ1为CMOS功率三极管17N80C3，VD7和VD8是瞬变抑制二极管，VD6为快恢复二极管，VD5为双二极管，C3、C4、C5和C6为电解电容器。
Ubout
是来自整流桥的脉动直流信号，GD是来自功率因数校正电路的控制信号。
变压器的引线l 和2组成一个绕组，给PFC器件提供工作电源，引线11和12组成一个绕组，为恒流恒压器件和比较器提供工作电源。
3 反馈网络电路
3.1 恒流恒压电路
本设计使用恒流恒压控制器件TSM101调节输出电压和电流，使之稳定。
电路如图3所示。
通过TSM101的控制作用，保证了电源恒流(CC)和恒压(CV)工作。
图3中，Uout+和Uout-是隔离变压器经过双二极管和电解电容器滤波的电压，再经电感L4和电容滤波后的输出为Uout+和Uout-，为本电源模块的输出电压，直接加在LED路灯上。
可调电阻器RV1和RV2分别调节输出电压和电流的大小。
R10和R11为22 mΩ的电阻，分别对电源输出的电压和电流采样。
TMS101的输出TOUT通过光电耦合器、可控硅和三极管等电路送到L6561的引脚5，通过反馈电路实现恒流控制。
器件引脚8接辅助电源，引脚4接变压器T1副边地。
3.2 比较器电路
采用比较器LM258，电路如图4所示。
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