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恒流开关电源与恒压开关电源区别

时间:2021-08-03     【原创】

一、恒流开关电源与恒压开关电源的基本概念

       由于历史的原因,澳门电子游戏正规网站通常把将电网电能转换为其他规格输出电压的装置叫做电源(Power supply),而实际上从字面意义上理解,只有那些象电池一样的装置才适合被称为电源,澳门电子游戏正规网站称为电源的其实是一种电能量的转换装置(Power Converter),广义上讲,包括电厂的发电机,太阳能电池板等等都可以被称为电能量转换装置,只是他们具备将诸如机械能 热能等其他能量形式转换成为电能的能力,而澳门电子游戏正规网站一般指的电能量转换装置或者说电源是限于只在电能范围内的能量转换,在过于的几十年中,输出电压规格之间的转换占了主导地位,如将220V的电网交流电压转换为48V的直流输出电源,将48V电压的直流电源转换为输出12V 5V 3.3V等输出电压的电源,学名将这些电源称为直流稳压电源,所说的“直流稳压”是指这些电源的输出形式,当然也有被称为逆变电源的交流输出电源,以及输出频率可变的变频器等等,他们共同的特点是控制输出电压的输出形式,而根据负载的特点提供一定的电流,如果输出电压是一定的,一般可将这些能量转换器成为“恒压开关电源”,对于后级负载而言他们具有能量源的特点,这个能量源的输出电压是恒定不变的,所谓恒定不变是指不论整个能量供应和消耗系统的其他参数如何变化以及外部不可避免地引入一些干扰,比如电源的输入电压波动、负载特性波动、雷击浪涌的干扰,这个输出电压都是恒定不变的。

        恒流开关电源的特点与恒压源完全可以类比,因为也被叫做直流稳流电源,它将其他电能形式转换为恒定电流输出的形式,而基本不受其他参数或干扰的影响。


二、恒流开关电源的应用场合和发展前景

       工业技术的发展,很早就有了对恒流开关电源的需求,最典型的就是电池应用和管理,必须采用恒流开关电源来对其充电,电流流入电池的形式,导致这种电源被形象地称为充电器,充电器的应用范围由于各种电池如汽车电池、手机电池的广泛应用而广泛发展,有大到几十千瓦小到几十豪瓦的充电器,甚至更加广泛。近年来,由于超级电容、半导体制冷片等容性负载的发展,以及LED 激光二极管等指数负载的发展,更加增加了恒流源的应用需求,新的发展领域还在不断增加着对各种恒流源的需求。


三、恒流开关电源与恒压开关电源的输入特性比较

       澳门电子游戏正规网站所指的输入特性,是指电源的前级供应特性,通常的AC-DC恒压源的输入,通过在AC整流之后并联一定的大电容来支撑输入电压,实际上是构造了一个简单的输入恒压源,在电源工作时提供相对稳定的恒压供应源,因此后级阶栋拿诺缱佑蜗氛嫱静常常被成为DC-DC,即一个直流电压变换成为另一个直流电压。这与恒压源的工作方式有关,一个是一般开关电源的工作方式为PWM,PWM的负载往往是感性负载,其电流不会突变而电压会突变,为了稳定地控制输出量,需要一个稳定的输入电压,另一个是所有控制电路的供电需要一个稳定的电压。

 但是在某些特别的场合,输入恒流开关电源可以构造出独特的优点。

       在恒流开关电源中,输入也既可以是恒压源也可以是恒流源,实现输入恒流源的方法也非常简单,在输入端串联一个大电感,导致其电流不能突变即可。输入恒流源的输入特性可以给输出源带来一些独到的优点,比如非常低的纹波,以及一定的抗浪涌功能,当然也对内部电路带来一些其他的影响。设计者可以根据需求进行选择输入源的处理。


四、恒流开关电源与恒压开关电源的输出特性带负载特性比较

       对于恒压源,最重要的一点就是输出最好不要短路,当然有时候不小心导致的操作会出现输出短路,那也没有关系,设计者会加入短路保护和过流保护来保护电源的安全,即使操作失误,最多也是造成输出不正常,以及输出进入保护和报警状态。因为一旦短路,会造成输出电压为零,这与稳压输出目标显示有差距,电路会自动调整向目标靠近,结果是输出电流越来越大,直至烧毁一部分元件,因此对于一个恒压源来说,过流保护和短路保护是非常有必要的。

       恒压源可以开路,这时称做空载工作,即输出电流为零,负载等效为无穷大的阻抗。

       对于恒流开关电源,可以短路工作,这时称做空载工作,即输出电压为零,负载等效为一个0欧姆的电阻。

       但是恒流开关电源不能开路工作,一旦开路,由于输出电流为零,内部电路会不断调整加大输出,造成输出电压过高击穿某些元件,因此所有恒流源必须有输出过压保护电路,保证电源的安全,一般来说,过压保护涵盖了开路保护的要求。

       通常对于恒压源和恒流源都先考虑带阻性负载的要求,这个基本的要求是考虑电源的带载能力,实际上,很多负载总会呈现一些感性特性或者容性特性,在恒压源的使用中,如果容性负载大,会导致电源在启动时就进入过流保护模式而无法启动,比如一个电源的负载是很多并联的电容就会导致这种情况的发生,解决办法之一是给电源输出串联上一个适当的电感。如果恒压源的感性负载大,有时会造成输出电压过冲大或者一定程度的谐振,因此要考虑调整电源本身的输出滤波网络来适配负载的感性特征。

       对于恒流开关电源,带容性负载是没有问题的,只是一个类似水龙头灌满一大池水而已,没有任何危险,但是假如让恒流开关电源带感性负载,就极其危险,很容易造成输出震荡而损坏电源,因此对此类故障的消除就必须考虑各级电路的输入输出特性,采取一定措施保护电源和负载。

       LED和激光二极管都属于容性负载,负载有等效并联电容,用电桥就可以测量出来,而一般的恒流电源输出端都有串联滤波电感,这个电感和负载的等效并联电容以及电源本身的输出并联电容很容易构建一个谐振频率,使得恒流开关电源输出电流震荡起来,因此有时候一个恒流开关电源在带模拟阻性负载时非常稳定,但一带实际负载就进入不稳定状态就是这个原因,这也是恒流源设计的难点之一,因为你不知道用户会带一个多大等效并联电容的负载,电源必须具备比较宽的负载适应性。


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