在电源调理过程中,尽管一起操控多个环路会存在一些问题,但假如咱们能了解体系的约束条件,就可以想出一种可行的战略。
在我的职业生涯中,我规划的大多数电源都具有一个固定的可调理电压,可以单路输入与单路输出。可是在许多状况下,有必要调理的并不仅仅是输出电压。
例如,当运用发光二极管(LED)驱动器时,咱们一般可以操控LED的电流。在电池充电器中,咱们一般需求对充电电流进行约束,直到电池到达一个预设的电压阈值;然后再调理电压。USB端口只能支撑与通过必定的电流量,详细电流量因不同运用而异。在这些状况下,约束输入电流是十分有必要的。能完成这些功用的比如有许多,下面让咱们参阅以下几个比如。
榜首个比如是一款电池充电器 —— 其输出电流在快速充电期间被调理到必定的电平。之后则主要由一个电压环路来调理电池电压。图1展现了阻隔反激式电池充电器的方框图。
图1:适合为电池充电的阻隔反激式充电器
在运转期间,只要一个操控环路处于作业状况,因为这两个环路是由D1通过逻辑运算符“或”联合而成的二极管。该办法有几大优势:榜首,两个环路都可供给十分准确的调理功用;第二,每个环路的都能取得独自的补偿均,然后保证两个环路的稳定性。在电压调理阶段,功率级中有一个额定的电极(在电流调理阶段不存在该电极)。可是,在快速的状况改变期间,这种办法的不足之处也随之闪现。
当电源在电流调理形式下作业时,电压放大器输出电平可被电轨拉高。假如移除电池,那么电流会忽然减小,电压环路就需求接收操控使命。因为放大器和补偿需求时刻作出呼应,电源输出会呈现过冲的状况。假如补偿被调整得可增加中频带环路增益,就能减小过冲。另一种选项是从放大器的输出端增加一个额定的二极管用作参阅(图1,D2)。这有助于将放大器的输出电压钳位到一个较低值,然后避免饱满并加速呼应速度。需求增加的独自参阅以及软性电路是选用多个外部放大器的办法又一缺陷,因为这会增加体系的复杂性和本钱。
第二个比如来自一种升压型转换器 —— 该转换器专为从USB端口获取功率而规划。USB端口可为不同类型的接口供给500mA、1A、1.5A乃至高达3A的电流。假如一种配件企图罗致过大的电流,那么它会使总线超载并导致端口过热或关断主机设备。一种原始的办法是:在减小负载电流之前监测输入电压并等候它降到低于某一阈值。这种办法尽管可行,但并不抱负。假如该端口包含一个USB开关,那么这种办法或许导致该端口接连复位。假如电流不受约束,那么它会导致要获取的功率超越主机可支撑的规模。处理这一问题的另一种办法与咱们的电池充电器示例十分类似。可是,这一次咱们将调理输入电流和输出电压。图2展现了输入电流受约束的升压型转换器的方框图。
图2:可调理输入电流的USB升压型转换器
该电路具有与榜首个实例完全相同的优势和下风。值得特别注意的是,因为这是一款升压型变换器,所以在具有多个环路时补偿问题尤为扎手。此外,在这种状况下,因为电流不是以接地(GND)作为参阅的,故咱们需求另增加一个电流检测放大器。图3展现了该电路能准确地调理输出电压和输入电流的优势。输出电压通过设置,可从一个USB输入端(此处电压为9V)进行调理。此外还展现了不同输入电流调理设置(500mA、1.5A、1.8A和3A)的四条曲线。
图3:输入电流和输出电压都通过了严厉的调理
最终一个比如是能在发动过程中约束输入电流、然后再调理输出电压的电路。当有必要为电容器的大型输出组充电时,这种类型的电路会十分有用。前面的两个电路运用多个外部放大器来调理电流和电压环路,而且大多数操控器都包含一个集成式电压环路放大器(该放大器依然可被使用)。图4展现了如何用内置的差错放大器和补偿器的输出来削减必要外部零件数量。根本运转原理是:电流环路处于作业状况时,可拉低电压放大器的输出电平。当电流环路处于非作业状况时,它的输出电平变高,而且不会影响正常运转。需求指出的是,该计划依然存在需求外部参阅的这一缺陷。
图4:可为超级%&&&&&%器充电的降压型转换器