一款使用的小功率恒压恒流电源的设计
高精度恒流恒压整流电源设计
高精度恒流恒压整流电源设计
高精度恒流恒压整流电源设计
随着科技的不断发展，电子设备在我们日常生活中扮演着越来越重要的角色。为了保证这些电子设备的正常运行，我们需要为其提供稳定可靠的电源。在电源设计中，高精度恒流恒压整流电源成为了一种常见的选择。
高精度恒流恒压整流电源的设计目标是提供稳定的电流和电压输出，以满足不同电子设备的需求。其核心原理是通过反馈控制电路来实现精确的电流和电压调节。通过对输入电压和输出电流电压进行实时监测和调节，可以确保电源输出的稳定性和可靠性。
设计这种电源的关键是选择合适的电源拓扑和控制策略。常见的电源拓扑包括线性稳压电源、开关稳压电源和开关电源等。线性稳压电源具有简单、可靠的优点，适合用于低功率应用。开关稳压电源具有高效率、小体积的特点，适合用于大功率应用。根据实际需求和成本考虑，选择合适的拓扑结构。
控制策略方面，常见的有反馈控制和前馈控制两种方式。反馈控制通过对电源输出进行采样和比较，
根据误差信号来调整控制器的输出，使得输出电压和电流达到设定值。前馈控制则根据输入信号的变化预先调整输出电压和电流，以提高响应速度和稳定性。
在设计过程中，还需要考虑到电源的负载特性和环境因素。负载特性包括负载电阻、电感和电容等参数的变化对电源稳定性的影响。环境因素包括温度、湿度和电磁干扰等因素对电源性能的影响。通过合理的设计和选择合适的元件，可以提高电源的抗干扰能力和稳定性。
高精度恒流恒压整流电源的设计不仅要考虑整体性能，还需要兼顾成本和功耗。因此，在设计中需要权衡各种因素，选择适合的方案。
基于FSEZ1317A的恒压-恒流开关电源设计
其中， fL 为电网频率， tC 为整流二极管导通时间，通常取 tC =3ms，则有：
第 3 页 共 15 页
2× 9.6× ( 1 − 3×10−3 )
VMIN @ A = (2 ×1962 ) −
2× 50 10 × 10−6
V = 251.8V
2 × 6.94 ×( 1 −3 ×10−3)
VMIN @B = (2 ×1962 ) −
= 0.2×
1 fS
= 0.2× 1 s = 4us 50k
tON @ B
= 1+
1 fS
− tOFF @ B
NS × VMIN @ B
1
− 4u
=
50k
1+ 1 × 259.1
= 2.86us
N P 0.7 ×VO + VF
15 0.7 × 4.8 + 0.4
由
L = u × ∆t = VMIN @ B × tON @ B
× ⎜⎜⎛1+ ⎝
NS NP
×
VMIN @ B 0.7 ×VO +VF
⎟⎟⎞ ⎠
=
1 fS
− tOFF @ B
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tOFF 的确定需要考虑 FSEZ1317A 的频率跳动（Frequency Hopping）及其误差，取 tOFF @ B
基于sdc3321小功率开关电源的设计
电力电子Power Electronic
电子技术与软件工程
Electronic Technology&Software Engineering 基于SDC3321小功率开关电源的设计
文/杜国清
(广州大学松田学院广东省广州市511370)
摘要：本文阐述的以SDC3321为控制芯片，搭配外围电子元件构成小功率开关电源，并对外围电子元件的选择进行分析说明。该电源可以作为便携式音频设备和电子玩具的充电器使用。
关键词：原边反馈；双绕组架构；开关电源
1引言
在日常生活中，开关电源作为各种电子设备中不可缺少的组成部分，它的性能直接影响着电子设备的各项指标和可靠性。以往开关电源的设计通常采用控制电路与功率管相分离的拓扑结构，这种方案存在着成本高、系统可靠性低等问题。随着高频开关电源技术的发展，新型智能高频开关电源集成芯片也越来越多，SDC3321就是其中一款具备高效率低待机功耗的原边反馈小功率电源控制芯片，本文设计应用它构成高效低成本的电源电路，介绍其设计原理和方法。
2SDC3321芯片介绍
2.1SDC3321芯片功能描述
SDC3321是一款高度集成的AC-DC反击拓扑电源控制芯片，
采用原边反馈，省去反馈绕组，内置自供电模块和耐压达850V 功率管，工作在DCM模式，使用频率调制技术，降低EML在85VAC-265VAC的电压范围内实现CC模式和CV模式，芯片内部具有过压保护、欠压保护、输出短路保护、过温保护和内置输出补偿等功能。
2.2SDC3321的引脚功能
SDC3321引脚如图1所示，采用SOP-7封装，共七个引脚，
恒流恒压电路方案(参考模板)
LED路灯是低电压、大电流的驱动器件，其发光的强度由流过LED的电流决定，电流过强会引起LED的衰减，电流过弱会影响LED的发光强度，因此LED的驱动需要提供恒流电源，以保证大功率LED使用的安全性，同时达到理想的发光强度。用市电驱动大功率LED 需要解决降压、隔离、PFC(功率因素校正)和恒流问题，还需有比较高的转换效率，有较小的体积，能长时间工作，易散热，低成本，抗电磁干扰，和过温、过流、短路、开路保护等。本文设计的PFC开关电源性能良好、可靠、经济实惠且效率高，在LED路灯使用过程中取得满意的效果。
1 基本工作原理
采用隔离变压器、PFC控制实现的开关电源，输出恒压恒流的电压，驱动LED路灯。电路的总体框图如图1所示。
LED抗浪涌的能力是比较差的，特别是抗反向电压能力。加强这方面的保护也很重要。LED路灯装在户外更要加强浪涌防护。由于电网负载的启甩和雷击的感应，从电网系统会侵入各种浪涌，有些浪涌会导致LED的损坏。因此LED驱动电源应具有抑制浪涌侵入，保护LED不被损坏的能力。EMI滤波电路主要防止电网上的谐波干扰串入模块，影响控制电路的正常工作。
三相交流电经过全桥整流后变成脉动的直流在滤波电容和电感的作用下，输出直流电压。主开关DC/AC电路将直流电转换为高频脉冲电压在变压器的次级输出。变压器输出的高频脉冲经过高频整流、LC滤波和EMI滤波，输出LED路灯需要的直流电源。
PWM控制电路采用电压电流双环控制，以实现对输出电压的调整和输出电流的限制。反馈网络采用恒流恒压器件TSM101和比较器，反馈信号通过光耦送给PFC器L6561。
恒压恒流输出式单片开关电源的设计原理
恒压/恒流输出式单片开关电源可简称为恒压/恒流源。其特点是具有两个控制环路,一个是电压控制环,另一个为电流控制环。当输出电流较小时,电压控制环起作用,具有稳压特性,它相当于恒压源;当输出电流接近或达到额定值时,通过电流控制环使IO维持恒定,它又变成恒流源。这种电源特别适用于电池充电器和特种电机驱动器。下面介绍一种低成本恒压/恒流输出式开关电源,其电流控制环是由晶体管构成的,电路简单,
成本低,易于制作。
1.恒压/恒流输出式开关电源的工作原理
7.5V、1A恒压/恒流输出式开关电源的电路如图1所示。它采用一片TOP200Y型开关电源(IC1),配PC817A型线性光耦合器(IC2)。85V～256V交流输入电压u经过EMI滤波器L2、C6)、整流桥(BR)和输入滤波电容(C1),得到大约为82V～375V的直流高压UI,再通过初级绕组接TOP200Y的漏极。由VDZ1和VD1构成的漏极箝位保护电路,将高频变压器漏感形成的尖峰电压限定在安全范围之内。VDZ1采用BZY97C200型瞬态电压抑制器,其箝位电压UB=200V。VD1选用UF4005型超快恢复二极管。次级电压经过VD2、C2整流滤波后,再通过L1、C3滤波,获得＋7.5V输出。VD2采用3A/70V的肖特基二极管。反馈绕组的输出电压经过VD3、C4整流滤波后,得到反馈电压UFB=26V,给光敏三极管提供偏压。C5为旁路电容,兼作频率补偿电容并决定自动重启频率。R2为反馈绕组的假负载,空载时能限制反馈电压UFB不致升高。
该电源有两个控制环路。电压控制环是由1N5234B型62V稳压管(VDZ2)和光耦合器PC817A(IC2)构成的。其作用是当输出电流较小时令开关电源工作在恒压输出模式,此时VDZ2上有电流通过,输出电压由VDZ2的稳压值(UZ2)和光耦中led的正向压降(UF)所确定。电流控制环则由晶体管VT1和VT2、电流检测电阻R3、光耦IC2、电阻R4～R7、电容C8构成。其中,R3专用于检测输出电流值。VT1采用2N4401型NPN 硅管,国产代用型号为3DK4C;VT2则选2N4403型PNP硅管,可用国产3DK9C代换。R6、R5分别用于设定VT1、VT2的集电极电流值IC1、IC2。R5还决定电流控制环的直流增益。C8为频率补偿电容,防止环路产生自激振荡。在刚通电或自动重新启动时,瞬态峰值电压可使VT1导通,利用R7对其发射结电流进行限制;R4的作用是将VT1的导通电流经VT2旁路掉,使之不通过R1。电流控制环的启动过程如下：随着IO的增大,当IO 接近于1A时,UR3↑→VT1导通→UR6↑→VT2导通,由VT2的集电极给光耦提供电流,迫使UO↓。由UO降低,VDZ2不能被反向击穿,其上也不再有电流通过,因此电压控制环开路,开关电源就自动转入恒流模式。C7为安全电容,能滤除由初、次级耦合电容产生的共模干扰。
关于可调恒压恒流电源的原理特性及使用
关于可调恒压恒流电源的原理特性及使用可调恒压恒流电源是一种常见的电子设备，用于提供稳定的电流和电
压输出。它具有广泛的应用，包括电子实验室、工业生产线以及各种科学
研究领域。
可调恒压恒流电源的工作原理基于反馈控制系统。其主要组成部分包
括电源变压器、整流电路、滤波电路、功率放大器、反馈电路和控制电路等。电源变压器将交流电源转换为所需的较低电压，整流电路将其转换为
直流电压。滤波电路用于减少直流电压中的纹波，并提供更稳定的输出电压。
功率放大器是可调恒压恒流电源的关键部分。它接收控制电路提供的
输入信号，并根据需要调整输出电流和电压。通常，功率放大器采用调整
开关的方式来实现电流和电压的调节。当输出电压或电流与设定值不匹配时，控制电路将相应信号发送给功率放大器，通过调整开关周期和占空比
来达到所需的电流和电压输出。反馈电路通过测量输出电流和电压，提供
准确的参考信号以进行比较。
可调恒压恒流电源的特性主要体现在其稳定性、精度和可调范围上。
首先，它可以提供高度稳定的输出电流和电压，并具有良好的负载适应性。其次，它通常具有较高的输出精度，可以满足对精确电流和电压的需求。
此外，可调范围广泛，用户可以根据需要灵活地调整输出电流和电压。
可调恒压恒流电源的使用非常广泛。在实验室中，它常用于电子元器
件的测试和测量，例如对二极管、晶体管和集成电路等的电流电压特性参
数进行测量。在工业生产中，它常用于电子产品的生产线上，用于测试和
校准各种电子设备。此外，可调恒压恒流电源还可用于电化学反应、电镀、电解和电池充放电等过程控制。
照明用LED小功率恒流源的设计
７ ８
四 川 兵 工 学 报
ｈｔ：／ ｃ ｇｊｕｓｒ． ｏ ／ ｔ ／ ｓｂ ．ｏｒ ｖ ｃｒ ｐ ｅ ｎ
摘要 ： 针对 ８Ｗ 的 Ｌ Ｄ设计 了一种基于 Ｆ Ｎ ０ Ｅ Ａ １３的恒流驱动电源 ， 并针对不 同 的输 入 电压进 行实验 。结果 表 明， 该 恒 流电源 的电气性能完全满足小功率 Ｌ Ｄ驱动 电源 的要求 ， Ｅ 且电路结 构简单 、 成本低 。
关 键 词 ：Ｅ Ｆ Ｎ ０ ； 谷 电路 Ｌ Ｄ；Ａ １３ 填 中 图分 类 号 ：Ｎ ６ Ｔ ８ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ６— ７ ７ ２ １ ）８— ０ ６— ３ １０ ００ （０ １ ０ ０ ７ ０
２ １ 填 谷 式 无 源 功 率 因数 校 正 电 路 ． 因 为 目前 整 流 滤 波 器 一 般 都 是 有 桥 式 整 流 器 和 滤 波 电 容 这种 非 线 性 元 器 件 组 成 ， 得 整 流 二 极 管 的 导 通 角 变 窄 ， 使
导 致 交 流输 入 电 流 严 重 失 真 ， 成 尖 峰 脉 冲 。这 种 电 流 不 仅 变 对 电 网造 成 污 染 ， 且 导致 功 率 因数 大 幅 度 降 低 。有 源 功 率 而 因数 校 正 能 有 效 提 高 系 统 的功 率 因数 ， 需 要 增 加 一 级 功 率 但
第３ ２卷
第 ８期
lnk303p小功率acdc恒压恒流开关电源控制芯片
LNK303P恒压/恒流原边控制功率开关
SOP8 v1.6
LNK303P
内部功能简单框图
封装示意图
DRAIN
COMP CS FB HVDD GND
GND DRAIN
管脚说明
名称 管脚序号 功能说明
DRAIN 7、8 内置高压MOS 管的DRAIN ，同时芯片启动时，也做芯片的启动
CS 1 电流检测输入
FB 2 反馈输入，反映系统的输出电压，PWM 占空比变化取决于FB 误差放大和SENSE 脚的输入电压 COMP 3 恒压环路补偿管脚 VDD 4 芯片电源 GND
5、6
芯片地
极限参数（极限参数(TA= 25℃)
符号说明范围单位
V DS(max)芯片DRAIN脚最高耐压-0.3~730 V
VDD 芯片工作电压-0.3~34.0 V
IDD clamp芯片钳位电流10.0 mA
V FB FB输入电压-0.3~7.0 V
V COMP COMP输入电压-0.3~7.0 V
V CS CS输入电压-0.3~7.0 V
T A工作温度-20~85 ℃
T stg存储温度-40~150 ℃
V ESD人体放电模式＞4000 V
Rθja热阻SOP8 65 ℃/W
电气工作参数（除非特殊说明，下列条件均为T A=25℃）
符号参数测试条件最小值典型值最大值单位芯片VDD工作部分
I DDstart启动充电电流VDD=5V - 200 - μA I DDop工作电流FB=2V，CS=0V，VDD=20V - 1.5 - mA V DDOFF VDD关闭电压7.0 8.0 9.0 V
V DDON VDD启动电压13.5 14.5 16.0 V
恒流恒压充电器的原理与设计
恒流恒压充电器的原理与设计
随着高新电子技术的发展各类充电电子产品不断上升，为此云峰电子为朋友们提供些相关恒流充电器的制作与原理分析，请仔细阅读！
第一类、lm317恒流源电路图
图１、图２分别是用７８××和ＬＭ３１７构成的恒流充电电路，两种电路构成形式一致。对于图１的电路，输出电流Ｉｏ＝Ｖｘｘ／Ｒ＋ＩQ，式中Ｖｘｘ是标称输出电压，ＩQ是从ＧＮＤ端流出的电流，通常ＩQ≤５ｍＡ。当ＶＩ、Ｖｘｘ及环境温度变化时，ＩＱ的变化较大，被充电电池电压变化也会引起ＩQ的变化。ＩQ是Ｉｏ的一部分，要流过电池，ＩQ的值与Ｉｏ相比不可忽略，因而这种电路的恒流效果比较差。对于图２的电路，输出电流Ｉｏ＝ＶREF／Ｒ＋ＩADJ，式中ＶREF是基准电压，为１．２５Ｖ，ＩADJ是从调整端ＡＤＪ流出的电流，通常ＩADJ≤５０μＡ。虽然ＩADJ也随ＶI及环境条件的变化而变化，且也是Ｉｏ的一部分，但由于ＩADJ仅为７８××的ＩQ的１％，与Ｉｏ相比，ＩQ可以忽略。可见ＬＭ３１７的恒流效果较好。
对可充电电池进行恒流充电，用三端稳压集成电路构成恒流充电电路具有元件易购、电路简单的特点。有些读者在设计电路时采用７８××稳压块，如《电子报》２００１年第２期第十一版刊登的《简单可靠的恒流充电器》及今年第６期第十版的《恒流充电器的改良》一文，均采用７８０５。７８××虽然可接成恒流电路，但恒流效果不如ＬＭ３１７，前者是固定输出稳压ＩＣ，后者是可调输出稳压ＩＣ，两种芯片的售价又相近，采用ＬＭ３１７才是更为合理的改良。
ＬＭ３１７采用Ｔ０－３金属气密封装的耗散功率为２０Ｗ，采用ＴＯ－２２０塑封结构的耗散功率为１５Ｗ，负载电流均可达１．５Ａ，使用时需配适当面积的散热器。由于ＬＭ３１７的ＶREF＝１．２５Ｖ，其最小压差为３Ｖ，因此输入电压ＶI达４．２５Ｖ就能正常工作。但应注意输出电流Ｉｏ调得较大时，输入电压ＶI的范围将减小，超出范围会进入安全保护区工作状态，使用时可从图３的安全工作区保护曲线上查明输入—输出压差〔ＶI－Ｖｏ〕的范围。
恒压恒流LED照明驱动原理
恒压恒流LED照明驱动原理
恒压恒流(LED)照明驱动是一种用于供电LED灯具的电路设计，在电气设计中非常重要。它的工作原理是通过控制电压和电流的输出，使得LED灯具能够稳定地工作在指定的电压和电流范围内。下面将详细讨论恒压恒流(LED)照明驱动的原理。
驱动电源的设计
恒压恒流(LED)照明驱动的第一步是设计驱动电源。驱动电源需要提供一个稳定的直流电压，以供电给LED灯具。为了保证电压的稳定性，通常采用开环或闭环反馈控制的方式。开环控制通过调节输入电压来控制输出电压的稳定性。闭环控制则通过使用反馈电路，将输出电压与参考电压进行比较并调节输入电压来保持输出电压的稳定性。
恒压控制
恒压控制是恒压恒流(LED)照明驱动的一项重要功能。它的作用是确保输出电压能够维持在设定的恒定值。恒压控制通常通过采用稳压电路来实现，如电压稳压芯片、电阻分压器等。稳压电路将供电电压与控制电路相连，根据设定值和反馈电压的比较结果来控制输入电压的调节。
恒流控制
恒流控制是恒压恒流(LED)照明驱动的另一个重要功能。它的作用是确保输出电流能够维持在设定的恒定值。恒流控制通常通过使用电流源和电流调节电路来实现。电流源是一个能够提供恒定电流的电路元件，通过与LED并联来保持输出电流的稳定性。电流调节电路则根据反馈电压与设定值的比较结果来调节电流源的输出。
过电压保护
过电压保护是恒压恒流(LED)照明驱动中的一个重要功能，它的作用是在输出电压高于设定值时，能够自动切断供电。过电压保护通常通过使用过电压保护器、浪涌保护器等来实现。这些保护器能够监测输出电压，并在电压超过设定值时自动断开电流通路，以保护LED灯具免受损坏。
采用KIS-3R33,S模块制作的恒压恒流,电源
采用KIS-3R33S模块制作的恒压恒流电源
一、原理
尽管DC-DC降压的原理不是很简单，但可以把这个模块看成是一个黑匣子：
这个图也就是一个三端，因此功能类似LM317这样的三端稳压器。输入电压4.75V到23V都可以，输出-输入有个最小压差，大约1.0到2.0V（电流小的时候压差小），输出是0.925V到20V可调。压差大一些其实没有太大关系，顶多影响点效率。由于是开关型的同步IC，因此效率很高：
这三根曲线都是输出=3.3V情况下的，红色是5V输入下，0.25A输出下效率可达95%。
绿色是12V输入，由于压差大，因此效率低了点，但在0.8A输出下仍然有91%。
所谓95%的效率，就是比如5V、2A输出的场合下，输入10V时仅仅需要1.05A（理想1.00A）。
官方电路
KIS-3R33S模块采用了MPS的MP2307为核心器件的降压式DC-DC，典型电路为：
输入4.75V起，最高23V（有人试验到30V没烧，但不建议这样做）；
输出可以从那个0.925V起调，一直到20V，电流可达3A，短时4A，有人试验到6A没烧，但不建议这样，电感也受不了。采用两个内置的MOSFET进行同步整流，效率可达95%。
固定的340kHz振荡频率，算比较高的了，因此电感和滤波电容可以用的比较小。
从原理上看，就是IN和SW的MOS管首先导通，对电感储能，然后上面的管子断开、下面的闭合，电感的电流继续通过下面的MOS管流动。根据输出的大小，反过来控制开关的占空比，达到可控输出的目的。
所谓同步整流，就是用MOS管替代肖特基管，在需要输出的时候控制MOS管闭合或断开，续流也是用MOS管。由于MOS管的导通电阻非常小，速度也快，因此整流压降进一步减少，效率进一步提高，尤其是对低压输出的场合。
YDS-512制作恒流恒压电源
用YDS-512制作恒流恒压电源
YDS-512是大家常用的一种电源模块，前一段时间本人对它的内部电路进行了研究，发现它的限流部分设计的很独特（也可能是我少见多怪），并且很容易改成可调的，做成很简单但高效率的恒流恒压电压，可用于做实验电源或充电电源。
下面的电路图是我根据印刷板绘制的，无关的元件没有画出来，为了便于理解加上了标号。R是检测电流用的电阻，是用厚膜技术直接做在基板上的，通过计算得出电阻约37毫欧。研究发现，R8的下端接在了5V电源上（由集成电路提供），这时限流值为5A左右，改变这个电压就可以改变限流值，因此采用了运放做了个模拟可变电源加在R8的下端，调节VR2就可以使输出电流在30毫安到5A间变化。
大家可能在使用中发现了YDS-512输出电压不是线性变化的，这其实是因为R4太小造成的，可以把R4去掉，R3去掉或为200K左右（为防电位器接触不良输出高电压），那么输出的线性就会比较好了。
图中的红X是需要断开的地方。
注意事项：
1.运放一定要选“轨到轨”的，我用的是LMV358(印字是MV358)，LM358是不能胜任的，因为它做不
到满幅输出。
2.该电路输出短路有保护作用，但用于电池充电时，不能防止由于电池反接对电路的损坏。
3.YDS-512是瓷基板的，散热非常好，所以也很难焊，要用大功率烙铁或热风枪。
KIC的集成电路和YDS的不同，YDS的开关管是N管的，内阻小，带自举升压电路。据说YDS系列是工业用的；KIC是民用的，开关管是P型的。TL594和MB3759内部电路是一样，所以KIC-125的电路和YDS-512也有很多相似之处，不同的地方是YDS-512中是用15脚和16脚来检测电流，1脚和2脚来调压，在KIC-125中正好相反。
恒压恒流电源芯片DK906 6W原边反馈开关电源方案
NP =
L * IP B * Ae
=
2.8mH * 280mA 0.25T *17.1mm2
≈ 183 匝
为是次级圈数为整数，取初级圈数取为 180 匝。
7、计算副边匝数 NS Ns = N p /N=180/15=12 匝
8、变压器的漏感
由于变压器不是理想器件，在制造过程中一定会存在漏感，漏感会影响到产品的稳
短路保护：
为防止次级短路，芯片采样检测到 FB 电压低于 1.3v 并且持续时间超过 8ms，进入 短路保护。
过温保护：
任何时候检测到芯片温度超过 130℃，立即启动过温保护，停止输出脉冲，直到过 温状况解除。
典型应用一：两绕组 5V1A
元器件清单 序号 1
元件名称 保险丝
规格/型号 F1A/AC250V
值 RS 必须大于 700mΩ，
最 大 Ip 电 流 为 1
HV
Vlim/RS；接法 2：IS 脚
直接接地，最大 Ip 电流
固定为 333mA。
芯片地。
2
IS
原边反馈引脚。
3
FB
芯片的工作电源正端，
外部对地接 10uF-47uF 4
VDD
电容。
芯片内部高压功率管的
5.6
GND
漏极引脚。
7.8
OC
功能描述
LNK303P小功率AC-DC恒压恒流开关电源控制芯片
-6-
LNK303P 恒压/恒流原边控制功率开关v1.6
封装形式
SOP8
-7-
频功能的，默认是不带抖频功能的。 电流检测和 LEB 从而实现对变压器原边电流控 LNK303P 芯片通过 CS 端检测外置检测电阻上的电压控制功率开关管的动作， 制，提供逐周期峰值电流限制。开关电流通过外接的检测电阻输入芯片 CS 脚。 为了消除高压功率管在开启瞬间产生的尖峰造成的干扰，内置前沿消隐电路，避免芯片在功率管开启瞬间 产生误动作，这样就可以省去外围 RC 滤波电路，节约系统成本。 保护控制
gatedriver
OSC Soft start
FB
Sampler 2V Sampler controller
EA
PWM controller
OCP
LEB Loss compensation COMP GND
CS
封装示意图
CS 1 FB 2 COMP 3 HVDD 4 8 DRAIN
SOP8
7 DRAIN 6 GND 5 GND
-2-
LNK303P 恒压/恒流原边控制功率开关v1.6
极限参数（极限参数(TA= 25℃)
符号 VDS(max) VDD IDDclamp VFB VCOMP VCS TA Tstg VESD Rθja 说明 芯片 DRAIN 脚最高耐压 芯片工作电压 芯片钳位电流 FB 输入电压 COMP 输入电压 CS 输入电压 工作温度 存储温度 人体放电模式 热阻 范围 -0.3~730 -0.3~34.0 10.0 -0.3~7.0 -0.3~7.0 -0.3~7.0 -20~85 -40~150 单位 V V mA V V V ℃ ℃ V 65 ℃/W
恒流恒压充电器的原理与设计
恒流恒压充电器的原理与设计
随着高新电子技术的发展各类充电电子产品不断上升，为此云峰电子为朋友们提供些相关恒流充电器的制作与原理分析，请仔细阅读！
第一类、lm317恒流源电路图
图１、图２分别是用７８××和ＬＭ３１７构成的恒流充电电路，两种电路构成形式一致。对于图１的电路，输出电流Ｉｏ＝Ｖｘｘ／Ｒ＋ＩQ，式中Ｖｘｘ是标称输出电压，ＩQ是从ＧＮＤ端流出的电流，通常ＩQ≤５ｍＡ。当ＶＩ、Ｖｘｘ及环境温度变化时，ＩＱ的变化较大，被充电电池电压变化也会引起ＩQ的变化。ＩQ是Ｉｏ的一部分，要流过电池，ＩQ的值与Ｉｏ相比不可忽略，因而这种电路的恒流效果比较差。对于图２的电路，输出电流Ｉｏ＝ＶREF／Ｒ＋ＩADJ，式中ＶREF是基准电压，为１．２５Ｖ，ＩADJ是从调整端ＡＤＪ流出的电流，通常ＩADJ≤５０μＡ。虽然ＩADJ也随ＶI及环境条件的变化而变化，且也是Ｉｏ的一部分，但由于ＩADJ仅为７８××的ＩQ的１％，与Ｉｏ相比，ＩQ可以忽略。可见ＬＭ３１７的恒流效果较好。
对可充电电池进行恒流充电，用三端稳压集成电路构成恒流充电电路具有元件易购、电路简单的特点。有些读者在设计电路时采用７８××稳压块，如《电子报》２００１年第２期第十一版刊登的《简单可靠的恒流充电器》及今年第６期第十版的《恒流充电器的改进》一文，均采用７８０５。７８××虽然可接成恒流电路，但恒流效果不如ＬＭ３１７，前者是固定输出稳压ＩＣ，后者是可调输出稳压ＩＣ，两种芯片的售价又相近，采用ＬＭ３１７才是更为合理的改进。
ＬＭ３１７采用Ｔ０－３金属气密封装的耗散功率为２０Ｗ，采用ＴＯ－２２０塑封结构的耗散功率为１５Ｗ，负载电流均可达１．５Ａ，使用时需配适当面积的散热器。由于ＬＭ３１７的ＶREF＝１．２５Ｖ，其最小压差为３Ｖ，因此输入电压ＶI达４．２５Ｖ就能正常工作。但应注意输出电流Ｉｏ调得较大时，输入电压ＶI的范围将减小，超出范围会进入安全保护区工作状态，使用时可从图３的安全工作区保护曲线上查明输入—输出压差（ＶI－Ｖｏ）的范围。
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=0.662V 又因IE2≈IC2,故UR5=IC2R5=3.75mA×100Ω=0.375V,由此推导出 UR6=UR5＋UBE2=0.375V＋0662=1.037V。取R6=220Ω 时,IR6=IC1=UR6/R6=4.71mA。下面就用此值来估算UBE1,进而确定电 流检测电阻R3的阻值： UBE1=0.0262In(4.71mA/4×10 -14A)=0.668 R3=IBE1/IOH=0.668V/1.0A=0.668Ω 与之最接近的标称阻值为0.68Ω。代入式(3)可求得 IOH=0.668V/0.68Ω=0.982 考虑到VT1的发射结电压UBE1的温度系数αT≈－21mV/℃,当环境温度 升高25℃时,IOH值降为 I＇OH=UBE1-‖αT‖·T/R3 =0.668V-(2.1mV/℃)×25℃/0.68Ω=0.905A 恒流准确度为 γ=(I＇OH-IOH/IOH)·100% =(0.905-0.982/0.982）·100%=-7.8%≈-8% 与设计指标相吻合。 2.3 反馈电路的设计 反馈电源的设计主要包括两项内容： (1)在恒流模式下计算反馈绕组的匝数NB。之所以按恒流模式计算NB值, 是因为此时UO和UFB都迅速降低(UO=UOmin=2V),只有UFB足够高时, 才能确保恒流源正常工作。 （2）在恒压模式下计算出反馈电压额定值UFB。此时UO=7.5V,UFB也 将达到最大值,由此求得UFB值,能为选择光耦合器的耐压值提供依据。 反馈电压UFB由下式确定： UFB=(Uo+UF2+IoR3)·NB/Ns-UF3 (6) 式中,UF2和UF3分别为VD2、VD3的正向导通压降。NS为次级匝数。从 式（6）可解出NB=(UFB+UF3/Uo+UF2+IoR3)·Ns (7) 在恒流模式下当负载加重(即负载电阻减小)时,UO和UFB会自动降 低,以维持恒流输出。为使开关电源从恒流模式转换到自动重启状态时 仍能给TOP200Y提供合适的偏压,要求UFB至少比恒流模式下控制电压 的最大值UCmax高出3V。这里假定UCmax=6V,故取UFB=9V。将
由图可见,它具有以下显著特点： （1）当u=85VAC或265VAC时,特性曲线变化很小,这表明输出特性基本 不受交流输入电压变化的影响; （2）当IO<0.90A时处于恒压区,IO≈0.98A时位于恒流区,且UO随着IO的 略微增加而迅速降低; （3）当UO≤2V时,VT1和VT2已无法给光耦继续提供足够的工作电流,此 时电流控制环不起作用,但初级电流仍受TOP200Y的最大极限电流 ILIMIT(max)的限制。这时,UR6↑,通过VT1和VT2使光耦工作电流迅速减 小,强迫TOP200Y进入自动重新启动状态。这表明,一旦电流控制环失控, 立即从恒流模式转入自动重启状态,将IO拉下来,对芯片起保护作用。 2 恒压/恒流输出式开关电源的电路设计 电压及电流控制环的单元电路如图3所示。
该电源有两个控制环路。电压控制环是由1N5234B型62V稳压管 (VDZ2)和光耦合器PC817A(IC2)构成的。其作用是当输出电流较小时令 开关电源工作在恒压输出模式,此时VDZ2上有电流通过,输出电压由 VDZ2的稳压值(UZ2)和光耦中LED的正向压降(UF)所确定。电流控制环
则由晶体管VT1和VT2、电流检测电阻R3、光耦IC2、电阻R4～R7、电 容C8构成。其中,R3专用于检测输出电流值。VT1采用2N4401型NPN硅 管,国产代用型号为3DK4C;VT2则选2N4403型PNP硅管,可用国产3DK9C 代换。R6、R5分别用于设定VT1、VT2的集电极电流值IC1、IC2。R5还 决定电流控制环的直流增益。C8为频率补偿电容,防止环路产生自激振 荡。在刚通电或自动重新启动时,瞬态峰值电压可使VT1导通,利用R7对 其发射结电流进行限制;R4的作用是将VT1的导通电流经VT2旁路掉,使 之不通过R1。电流控制环的启动过程如下：随着IO的增大,当IO接近于 1A时,UR3↑→VT1导通→UR6↑→VT2导通,由VT2的集电极给光耦提供电 流,迫使UO↓。由UO降低,VDZ2不能被反向击穿,其上也不再有电流通过, 因此电压控制环开路,开关电源就自动转入恒流模式。C7为安全电容,能 滤除由初、次级耦合电容产生的共模干扰。 该电源既可工作在7.5V稳压输出状态,又能在1A的受控电流下工作。 当环境温度范围是0℃～50℃时,恒流输出的准确度约为±8％。 该电源的输出电压－输出电流(U0－I0)特性如图2所示。
2.1 电压控制环的设计 恒压源的输出电压由下式确定： UO=UZ2＋UF＋UR1=UZ2＋UF＋IR1·R1(1) 式中,UZ2=6.2V,UF=1.2(典型值),需要确定的只是R1上的压降UR1。令R1 上的电流为IR1,VT2的集电极电流为IC2,光耦输入电流(即LED工作电流) 为IF,显然IR1=IC2=IF,并且它们随u、IO和光耦的电流传输比CTR值而变 化。TOP200Y的控制端电流IC变化范围是2.5mA(对应于最大占空比 Dmax)～6.5mA(对应于最小占空比Dmin),现取中间值IC=4.5mA。因IC是 从光敏三极管的发射极流入控制端的,故有关系式 IR1=Ic/CTR (2) 在IC和CTR值确定之后,很容易求出IR1。单片开关电源须采用线性光耦 合器,要求CTR=80％～160％,可取中间值120％。将 IC=4.5mA,CTR=120％代入式(2)得出,IR1=3.75mA。令R1=39Ω 时,UR1=0.146V。最后代入式(1)计算出 UO=UZ2＋UF＋UR1=6.2V＋1.2V＋0.146V =7.546V≈7.5V 2.2 电流控制环的设计 电流控制环由VT1、VT2、R1、R3～R7、C8和PC817A等构成。下面需 最终算出恒定输出电流IOH的期望值。图3中,R7为VT1的基极偏置电阻, 因基极电流很小,而R3上的电流很大,故可认为VT1的发射结压降UBEI全 部降落在R3上。则IOH=UBE1/R3 (3) 利用下面二式可以估算出VT1、VT2的发射结压降： UBE1=(kT/q)·In(Ic1/Is) (4) UBE2=(kTq)·In(Ic2/Is) (5) 式中,k为波尔兹曼常数,T为环境温度(用热力学温度表示),q是电子电量。 当TA=25℃时,T=298K,kT/q=0.0262V。IC1、IC1分别为VT1、VT2的集 电极电流。IS为晶体管的反向饱和电流,对于小功率管,IS=4×10－14A。 因为前已求出IR1=IF=IC2=3.75mA,所以UBE2=(kT/q)In(Ic2/Is) =0.0262In(3.75mA/4×10 -14A)
UFB=9V、UO=UCmin=2V、UF2=06V、UF3=1V、IO=IOH=0.982A、 R3=0.68Ω、NS=12匝一并代入式(7),计算出NB=36.7匝≈37匝（取整）。 在恒压模式下,UO=7.5V,最大输出电流IO=0.95A,再代入式(6)求 得,UFB=26V,此即反馈电压的额定值。选择光耦合器时,光敏三极管的反 向击穿电压必须大于此值,即U(BR)CEO>26V。常用线性光耦的 U(BR)CEO=30V～90V。计算光敏三极管反向工作电压UIC2的公式为 UIC2=UFB－UCmin (8) 式中,UCmin为控制端电压的最小值(5.5V)。不难算出,UIC2=20.5V。这 里采用PC817A型光耦合器,其U(BR)CEO=35V>20.5V,完全能满足要求。 但在设计高压电池充电器时,必须选择耐高压的光耦合器。