【F.H.】恒功率电源设计

【F.H.】恒功率电源设计

F.H. 2012-5-11

1.理论依据

1.1恒功率计算

【说明：Uo、Io为设计额定输出，U、I为当前输出】

1）要实现恒功率,即：

P=Uo*Io=U*I=(Uo+ΔU)*(Io+ΔI)= Uo*Io+Uo*ΔI+ΔU*Io+ΔU*ΔI

2) 忽略ΔU*ΔI，即：

P=Uo*Io≈Uo*Io+Uo*ΔI+ΔU*Io

3）消去Uo*Io，即：

Uo*ΔI+ΔU*Io≈0

4）移项，得到核心公式

ΔU/ΔI=- Uo/Io

【解释】即在Uo、Io附近，只要保证变化率ΔU/ΔI=- Uo/Io即可。

1.2电路参数推导

1）实际电路要实现恒功率，就是要保持输出反馈量不变，从而输入占空比不变。

【此结论局限于：1.反激电源，2.固定频率PWM方式，3.DCM电流不连续方式】

【也就是输出功率主要跟占空比有关，若芯片带有最大占空比限制，那么最大功率也限制】2）为了保证恒功率时，输出反馈量不变，即要求电流电压的取样变化需要相互抵消。

同时还要保证核心公式成立：ΔU/ΔI=- Uo/Io

3）当前电流取样Ui=Rs*I

当前电压取样Uu=U*R2/(R1+R2)

采样反馈信号保持不变即：Ui+Uu=常量，即Rs*I+ U*R2/(R1+R2)=常量

也就是Rs*(Io+ΔI)+(Uo+ΔU)*R2/(R1+R2)=常量

又因为Rs*Io+ Uo*R2/(R1+R2)=常量

所以相抵消得到Rs*ΔI+ΔU*R2/(R1+R2)=0

带入核心公式ΔU/ΔI=- Uo/Io

整理得到Uo/Io=-ΔU/ΔI=Rs*(R1+R2)/R2

所以只要保证Rs*(R1+R2)/R2的比值等于Uo/Io，即可保证恒功率时反馈恒定，从而恒功率。

R 2)

出

2.实际电路仿真分析

2.1网络上的三极管恒功率【验证理论】

输出15V 1A 、但是因为有6.2V 稳压管，所以等效于Uo=15V-6.2V=8.8V Io=1A

电压分压电阻为18K Ω、330Ω 电流采样电阻为0.16Ω

验证核心公式：Uo/Io=-ΔU/ΔI=Rs*(R1+R2)/R2 Uo/Io =8.8V/1A=8.8Ω

Rs*(R1+R2)/R2=0.16*(18K+330)/ 330=8.89Ω【验证通过】

2.2电路优化设计设计

设计要求：30V 5A 150W恒功率电源。

基本原理：

1）运放U1A作为恒功率比较

2）运放U1B作为基准源产生，用于修正输出电压降低后的恒功率偏差。

3）D2稳压管27V用于输出恒压

4）D4恒功率用，D1修正低压恒功率偏差用

核心公式：Uo/Io=-ΔU/ΔI=Rs*(R1+R2)/R2

在该电路中

Uo/Io=30V/5A=6Ω

Rs*(R1+R2)/R2=20m*(15K+50)/50=6.02Ω【满足公式】【Multisim11仿真图和文件】

500

500

Ω

95%

2.3仿真数据验证

负载电压电流功率

10Ω28.5V 2.84A 80.9W

9Ω28.5V 3.16A 89.812W 8Ω28.5V 3.55A 100.9W 7Ω28.5V 4.04A 115.146W 6Ω28.3V 4.75A 133.925W 5Ω27.6V 5.55A 148.6W 4Ω24.4V 6.08A 147.9W 3Ω21.4V 7.09A 150.9W 2Ω17.4V 8.60A 148.0W

1.5Ω14.7V 9.65A 139.6W

1Ω11.2V 11.0A 120.7W

0.5Ω 6.64V 12.8A 81.6W

0.4Ω 5.55V 13.2A 69.7W

0.3Ω 4.07V 12.7A 48,5W

0.2Ω 4.06 18.5A 68.2W

0.1Ω 4.06V 33.9A 114.6W