一种高效可控恒流源

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1、专题报道一种高效可控恒流源刘煜1,赵小宁2,尉广军1,任文霞1(1.河北科技大学，河北石家庄050051；2.信息产业部电子13所，河北石家庄050051)摘要：提出了一个设计高效可控恒流源方案。首先分析了影响其效率的各种因素，提出了提高效率的途径和方法。其次又给出应用微机实现双回路的测控方法及数学模型，该方案已成功的应用于某些专用设备中。关键词：开关恒流源;效率;双回路测控;数学模型中图分类号：TN702文献标识码：A文章编号：1003-353X(2002)05-0018-05High-efficiencycont

2、rollableconstant-currentsourceLIUYu,ZHAOXiao-ning,WEIGuang-jun,RENWen-xia(1.HebeiUniversityofScienceTechnology,Shijiazhuang050051;2.The13thResearchInstituteofElectronics,MinistryofII,Shijiazhuang050051,China)Abstract:Theprojectofdesigninghigh-efficiencycontroll

3、ableconstant-currentsourceisputforwardinthispaper.Thefactorseffectingtheefficiencyareanalyzed,themeansforimprovingtheefficiencyaregiven;themethodsofmeasurementandcontrolandmathematicalmodelstorealizethedouble-loopbymeansofcomputerarepresentedalso.Theprojecthasa

4、lreadybeensuccessfullyappliedinsomespecial-purposeequipments.Keywords:switchconstant-currentsource;efficiency;double-loopmeasurementandcontrol;mathematicalmodelPWM是脉宽调制电路；K是电流反馈电路；KFS1引言是控制电压传输电路；PC是含有CPU芯片的微机本文以提高效率为主线，通过实验研究，提系统。R是电流取样电阻。0出了一种高效串联开关恒流源的设计方法。其

5、输出电流0～10A，负载电压变化范围0～80V，主回路效率最高可达92.5%。合理设计测控电路，可实现恒流源的测控，而配备微机测控，则可实现更精确(电流稳定度达±0.1%～±0.2%)、更灵活的测控。该电路已成功用于智能充电器、EDFA精密电源、导弹电源、贵金属刷镀等设备之中。2工作原理高效可控恒流源的原理方框图如图1所示。图中：C是输入滤波电容；C是输出滤波电容；12K是开关器件；D是续流二极管；L是贮能电感；图1可控恒流源的原理方框图18半导体技术第27卷第5期二OO二年五月专题报道2.1电路的稳态电流和电压电路

6、的主回路如图2所示。其中，BG为开关器件，D为续流管；L为贮能电感。1１对于任意开关周期T，假设在t≤t≤t期间，12BG导通(导通时间为T)，D截止；在t≤t≤on１2t期间，D导通(导通时间为T)，BG截止，参3１off见图3。流过电感的电流为i(t)。由图2可得i(t)LL表达式如下：ìU-Uin0(t-t)+i(t)t£t£tï1L112iL(t)=íL图3ic(t)、iD(t)、iL(t)和uce(t)的波形图U(1)ï-0(t-t)+i(t)t£t£t2L223îL的导通损耗P和续流二极管的导通损耗P，如

7、CBCD式中i(t)为i(t)在t时刻的最小值；i(t)为下式：L1L1L2i(t)在t时刻的最大值。L21t2P=òUi(t)dt=IUdCBTt1cesL0ces1t3P=òUi(t)dt=IU(1-d)CDTt2DSL0DS则导通损耗：P=P+P=IUδ+IU(1-δ)(4)CCBCD0ces0DS由式(4)可知，导通损耗与开关频率无关。由图2电路的主回路原理图式(3)可知，当开关频率降低时，i(t)升高。由L2于开关器件的非线性，当频率低于某值后，开关在稳定状态下，i(t)、i(t)。由下式确定：L1L2器件

8、的饱和压降将迅速上升，从而使导通损耗迅速上升，效率急骤下降。这就是最低开关频率受(2)到限制的原因。2.3开关损耗(3)开关器件BG在开关过程中，其电流i(t)、电C压u(t)都存在上升时间t、下降时间t。如图cerpfp式中，I为负载电流，即i(t)的平均电流；〔1〕0L4所示。开关损耗可由下式确定：f为开关频率。则开关周期T=1/f=T+T