常見恒流電路在電源模塊中的作用
發(fā)布時(shí)間:2019-07-12 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】隨著工業(yè)智能化進(jìn)程的不斷深入,嵌入式系統(tǒng)對(duì)供電的要求越來越高,對(duì)輸入電壓范圍也越來越寬,對(duì)輸出電流精度要求也日益提高。如何保持寬電壓輸入而供電電流能夠保持穩(wěn)定?本文將介紹常見的電源恒流電路。
隨著工業(yè)智能化進(jìn)程的不斷深入,嵌入式系統(tǒng)對(duì)供電的要求越來越高,對(duì)輸入電壓范圍也越來越寬,對(duì)輸出電流精度要求也日益提高。如何保持寬電壓輸入而供電電流能夠保持穩(wěn)定?本文將介紹常見的電源恒流電路。
在科技高速發(fā)展的當(dāng)下,產(chǎn)品快速開發(fā)已成常態(tài)化。嵌入式系統(tǒng)的強(qiáng)大的處理能力,對(duì)電源模塊的要求越來越高,對(duì)輸入電壓范圍也越來越寬。寬電壓輸入就會(huì)導(dǎo)致供電電流隨輸入電壓變化而變化,為了全電壓輸入范圍的情況下,保證電源模塊啟動(dòng)能力的一致性,增加一個(gè)恒流電路給控制芯片供電。
一、理想的恒流源
理想的恒流源是電流不隨輸入電壓的變化而變化,不受環(huán)境溫度的影響,內(nèi)阻無窮大。但是,實(shí)際中的恒流電路跟理想的還是存在差距,所以要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用選取合適的恒流源電路。
二、幾種簡(jiǎn)單的恒流源介紹
由兩個(gè)三極管組成的恒流源電路,如電路圖1。
圖1
由兩個(gè)同型號(hào)的三極管,根據(jù)三極管Vbe電壓相對(duì)穩(wěn)定,以及三極管的基極電流相對(duì)集電極電流較小的特點(diǎn),組成一個(gè)電流相對(duì)恒定的恒流源,電流Io=Vbe/R1;這個(gè)恒流源沒有用到特殊器件,兩個(gè)三極管和兩個(gè)電阻組成,成本低,電流Io可調(diào);缺點(diǎn)是Vbe的大小會(huì)隨電流及溫度的變化而變化,電流大Vbe大,溫度低Vbe大,所以不適合用在精度要求高的地方。
由穩(wěn)壓管組成的恒流源電路,如電路圖2。
圖2
此恒流電路主要是運(yùn)用了穩(wěn)壓二極管上的電壓較穩(wěn)定特性,以及三極管Vbe的穩(wěn)定性,組成的恒流電路,Io=(Vd-Vbe)/R3;此電路優(yōu)點(diǎn)是成本低,電流可調(diào),缺點(diǎn)是溫度特性差,穩(wěn)流精度不高,適用于對(duì)精度要求不高的場(chǎng)合。
由三端穩(wěn)壓器組成的恒流源,如電路圖3。
圖3
三端穩(wěn)壓器提供一個(gè)恒定電壓Vout,組成一個(gè)恒流源,Io=Vout/R1。
以上都是一些比較常見的簡(jiǎn)單的恒流源,而且有一個(gè)共性,穩(wěn)壓精度都不高,電流Io也不大。除了以上列舉的幾個(gè),還有其他類似的恒流源,但萬變不離其宗,都是以一個(gè)恒壓源為基準(zhǔn)組成,在此就不一一列舉。
在應(yīng)用過程中,如果需要高精度、大電流的恒流源,可以使用一個(gè)運(yùn)放,組成一個(gè)高精度、大電流的恒流源,如電路圖4。
圖4
使用運(yùn)放組成的恒流源,Io=Vref/R1。
三、恒流源在電源模塊中的應(yīng)用
在模塊電源中,小功率電源的短路保護(hù)一般不外接短路保護(hù)電路,這種模塊的特點(diǎn)是功率小,體積小,成本低;適合當(dāng)前競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng);然而它們本身存在一個(gè)致命的特點(diǎn),短路保護(hù)功能和啟動(dòng)能力存在矛盾,啟動(dòng)能力強(qiáng),短路保護(hù)就會(huì)變差;短路保護(hù)變強(qiáng),啟動(dòng)能力就會(huì)變?nèi)酢L貏e是在需要超寬電壓范圍輸入的情況下,啟動(dòng)能力跟短路能力更不好兼容。
舉個(gè)例子,18~72VDC輸入,15W輸出的模塊電源,如果是用電阻加電容組成RC啟動(dòng)電路如圖5,電阻R1電流會(huì)隨輸入電壓的變化,低壓和高壓短路時(shí),打嗝周期會(huì)相差很大,短路功率高壓輸入時(shí)會(huì)較大;調(diào)好低壓?jiǎn)?dòng)能力和短路保護(hù)后,高壓短路保護(hù)就會(huì)變差,啟動(dòng)能力超強(qiáng),反過來調(diào)好高壓?jiǎn)?dòng)和短路能力,低壓的短路保護(hù)能力很好,但是,啟動(dòng)能力很差,會(huì)出現(xiàn)啟動(dòng)不良現(xiàn)象。
圖5
為了解決以上矛盾,把啟動(dòng)電路改為用一個(gè)恒定電流的電路替代,如圖6,輸入電流基本不會(huì)隨輸入電壓的變化而變化,在高低壓輸入的情況下,電源模塊輸出短路時(shí)的短路周期較近。
圖6
如圖7、8所示,是采用了恒流電路,測(cè)試的短路波形圖,用恒流電路替代電阻啟動(dòng)解決了啟動(dòng)和短路的矛盾。
圖7
圖8
恒流源的實(shí)現(xiàn)可以通過兩種方式:對(duì)輸出電流進(jìn)行處理、對(duì)輸入電流進(jìn)行處理保證輸出能夠?qū)崿F(xiàn)恒流。對(duì)于前者主要作用為使輸出電流保持平穩(wěn),可以通過三極管、三端穩(wěn)壓等器件進(jìn)行穩(wěn)流,雖成本較低且電路簡(jiǎn)單但整體效果不是很理想;對(duì)于后者輸入電流基本不會(huì)隨輸入電壓的變化而變化,可以使輸出從而實(shí)現(xiàn)恒流。
而也可以使用整體的寬壓輸入穩(wěn)壓輸出電源模塊,ZLG致遠(yuǎn)電子自主研發(fā)、生產(chǎn)的隔離電源模塊已有近20年的行業(yè)積累,目前產(chǎn)品具有寬輸入電壓范圍,可支持2:1與4:1寬壓輸入,輸出電壓精度可達(dá)±3%,封裝形式多樣,兼容國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的SIP、DIP等封裝。同時(shí)致遠(yuǎn)電子為保證電源產(chǎn)品性能建設(shè)了行業(yè)內(nèi)一流的測(cè)試實(shí)驗(yàn)室,配備最先進(jìn)、齊全的測(cè)試設(shè)備,全系列隔離DC-DC電源通過完整的EMC測(cè)試,靜電抗擾度高達(dá)4KV、浪涌抗擾度高達(dá)2KV,可應(yīng)用于絕大部分復(fù)雜惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng),為用戶提供穩(wěn)定、可靠的電源隔離解決方案。
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