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恒流開關電源與恒壓開關電源區別

时间:2022-03-06     【原创】

       在開關電源行業一般指的電能量轉換裝置或者說電源是限于只在電能范圍內的能量轉換,在過于的幾十年中,輸出電壓規格之間的轉換占了主導地位,如將220V的電網交流電壓轉換為48V的直流輸出電源,將48V電壓的直流電源轉換為輸出12V 5V 3.3V等輸出電壓的電源,學名將這些電源稱為直流穩壓電源,所說的“恒流開關電源”是指這些電源的輸出形式,當然也有被稱為逆變電源的交流輸出電源,以及輸出頻率可變的變頻器等等,他們共同的特點是控制輸出電壓的輸出形式,而根據負載的特點提供一定的電流,如果輸出電壓是一定的,一般可將這些能量轉換器成為“恒壓開關電源”,對于后級負載而言他們具有能量源的特點,這個能量源的輸出電壓是恒定不變的,所謂恒定不變是指不論整個能量供應和消耗系統的其他參數如何變化以及外部不可避免地引入一些干擾,比如電源的輸入電壓波動、負載特性波動、雷擊浪涌的干擾,這個輸出電壓都是恒定不變的。


        恒流開關電源的特點與恒壓源完全可以類比,因為也被叫做直流穩流開關電源,它將其他電能形式轉換為恒定電流輸出的形式,而基本不受其他參數或干擾的影響。


1.恒流開關電源的應用場合和發展前景

       工業技術的發展,很早就有了對恒流源的需求,最典型的就是電池應用和管理,必須采用恒流源來對其充電,電流流入電池的形式,導致這種電源被形象地稱為充電器,充電器的應用范圍由于各種電池如汽車電池、手機電池的廣泛應用而廣泛發展,有大到幾十千瓦小到幾十豪瓦的充電器,甚至更加廣泛。近年來,由于超級電容、半導體制冷片等容性負載的發展,以及LED 激光二極管等指數負載的發展,更加增加了恒流源的應用需求,新的發展領域還在不斷增加著對各種恒流源的需求。


2.恒流開關電源和恒壓開關電源的輸入特性比較

       我們所指的輸入特性,是指電源的前級供應特性,通常的AC-DC恒壓源的輸入,通過在AC整流之后并聯一定的大電容來支撐輸入電壓,實際上是構造了一個簡單的輸入恒壓源,在電源工作時提供相對穩定的恒壓供應源,因此后級階段也常常被成為DC-DC,即一個直流電壓變換成為另一個直流電壓。這與恒壓源的工作方式有關,一個是一般開關電源的工作方式為PWM,PWM的負載往往是感性負載,其電流不會突變而電壓會突變,為了穩定地控制輸出量,需要一個穩定的輸入電壓,另一個是所有控制電路的供電需要一個穩定的電壓。

 但是在某些特別的場合,輸入恒流源可以構造出獨特的優點。

 在恒流源中,輸入也既可以是恒壓源也可以是恒流源,實現輸入恒流源的方法也非常簡單,在輸入端串聯一個大電感,導致其電流不能突變即可。輸入恒流源的輸入特性可以給輸出源帶來一些獨到的優點,比如非常低的紋波,以及一定的抗浪涌功能,當然也對內部電路帶來一些其他的影響。設計者可以根據需求進行選擇輸入源的處理。


3.恒流開關電源和恒壓開關電源的輸出特性帶負載特性比較

       對于恒壓開關電源,最重要的一點就是輸出最好不要短路,當然有時候不小心導致的操作會出現輸出短路,那也沒有關系,設計者會加入短路保護和過流保護來保護電源的安全,即使操作失誤,最多也是造成輸出不正常,以及輸出進入保護和報警狀態。因為一旦短路,會造成輸出電壓為零,這與穩壓輸出目標顯示有差距,電路會自動調整向目標靠近,結果是輸出電流越來越大,直至燒毀一部分元件,因此對于一個恒壓源來說,過流保護和短路保護是非常有必要的。恒壓開關電源可以開路,這時稱做空載工作,即輸出電流為零,負載等效為無窮大的阻抗。

       對于恒流源,可以短路工作,這時稱做空載工作,即輸出電壓為零,負載等效為一個0歐姆的電阻。但是恒流源不能開路工作,一旦開路,由于輸出電流為零,內部電路會不斷調整加大輸出,造成輸出電壓過高擊穿某些元件,因此所有恒流源必須有輸出過壓保護電路,保證電源的安全,一般來說,過壓保護涵蓋了開路保護的要求。

       通常對于恒壓開關電源和恒流源都先考慮帶阻性負載的要求,這個基本的要求是考慮電源的帶載能力,實際上,很多負載總會呈現一些感性特性或者容性特性,在恒壓源的使用中,如果容性負載大,會導致電源在啟動時就進入過流保護模式而無法啟動,比如一個電源的負載是很多并聯的電容就會導致這種情況的發生,解決辦法之一是給電源輸出串聯上一個適當的電感。如果恒壓源的感性負載大,有時會造成輸出電壓過沖大或者一定程度的諧振,因此要考慮調整電源本身的輸出濾波網絡來適配負載的感性特征。

       對于恒流開關電源,帶容性負載是沒有問題的,只是一個類似水龍頭灌滿一大池水而已,沒有任何危險,但是假如讓恒流開關電源帶感性負載,就極其危險,很容易造成輸出震蕩而損壞電源,因此對此類故障的消除就必須考慮各級電路的輸入輸出特性,采取一定措施保護電源和負載。LED和激光二極管都屬于容性負載,負載有等效并聯電容,用電橋就可以測量出來,而一般的恒流開關電源輸出端都有串聯濾波電感,這個電感和負載的等效并聯電容以及電源本身的輸出并聯電容很容易構建一個諧振頻率,使得恒流源輸出電流震蕩起來,因此有時候一個恒流源在帶模擬阻性負載時非常穩定,但一帶實際負載就進入不穩定狀態就是這個原因,這也是恒流源設計的難點之一,因為你不知道用戶會帶一個多大等效并聯電容的負載,電源必須具備比較寬的負載適應性。

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