直流電源實現恒壓(CV)和恒流(CC)模式輸出的核心在于雙閉環反饋控制,通過電壓和電流的實時監測與動態調整,確保在負載變化時自動切換模式。以下是具體實現原理和步驟:
1、基本工作原理
恒壓模式(CV):輸出電壓保持設定值,電流隨負載變化(但不超過設定的電流限值)。
恒流模式(CC):輸出電流保持設定值,電壓隨負載變化(但不超過設定的電壓限值)。
模式切換:電源根據負載需求自動選擇CV或CC模式。當負載電流超過設定限值時,從CV切換到CC;當負載電流降低后,切換回CV。
2、關鍵電路模塊
(1) 電壓與電流檢測
電壓采樣:通過電阻分壓網絡直接測量輸出電壓。
電流采樣:使用低阻值采樣電阻(如毫歐級),將輸出電流轉換為電壓信號(Vsense=Iout×RshuntVsense=Iout×Rshunt)。
(2) 反饋控制環路
電壓環(CV控制):
電壓誤差放大器(Voltage Error Amplifier)比較采樣電壓與電壓設定值(VrefVref),輸出誤差信號。
誤差信號驅動PWM控制器或線性調節器,調整功率器件(如MOSFET)的導通狀態,穩定輸出電壓。
電流環(CC控制):
電流誤差放大器(Current Error Amplifier)比較電流采樣信號與電流設定值(IrefIref),輸出誤差信號。
當電流超過設定值時,電流環接管控制權,降低輸出電壓以限制電流。
(3) 模式切換機制
優先級邏輯:通過二極管或運放組成的“最小值選擇電路”,選擇電壓環和電流環中更低的控制信號作為最終輸出。
在CV模式下,電壓環輸出信號占主導。
當電流達到限值時,電流環輸出信號更低,接管控制權,進入CC模式。
3、典型控制流程
初始狀態:電源默認工作在CV模式,輸出電壓為設定值Vset。
負載變化:
若負載電阻減小,電流IIout上升。
當Iout>Iset時,電流環輸出信號低于電壓環,電源切換至CC模式,限制電流為Iset,此時電壓下降。
恢復條件:若負載電阻增大,電流低于Iset,電壓環重新接管,回到CV模式。
4、保護功能擴展
過壓保護(OVP):獨立電路監測輸出電壓,超過閾值時切斷輸出。
過流保護(OCP):在CC模式基礎上增加硬限流,防止短路損壞。
熱保護:監測溫度,避免功率器件過熱。
5、應用場景
電池充電:初期恒流充電(CC),電壓達到閾值后切換恒壓(CV)。
LED驅動:恒流模式確保亮度穩定。
實驗室電源:用戶可手動設定Vset和Iset,電源自動切換模式。
吉事勵直流電源通過電壓環和電流環的雙閉環控制,結合優先級切換邏輯,實現CV/CC模式的自動切換。這種設計既保護了負載(如防止過流燒毀),也確保了電源自身的安全穩定運行。
審核編輯 黃宇
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