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電源控制中如何選擇實現電壓優先或電流優先?

互聯網 2019-06-26 12:56:37

[導讀] 電壓優先模式啟動時,初始電壓設為0V,電流則設為電流設定值。由于是在電壓優先模式下,因此CV回路具有優先權,電源以恒壓啟動,電壓為調節后的參數。電壓從0V開始,逐漸上升到CV回路調節下的電壓設定值,具有快速的電壓上升時間和最小的過沖性能。

電源回饋控制回路有什么作用?(一)”中,我們介紹了何謂優先模式?本文,我們將詳細解釋各種優先模式下的電源供應器特性。

 

電壓優先模式

電壓優先模式啟動時,初始電壓設為0V,電流則設為電流設定值。由于是在電壓優先模式下,因此CV回路具有優先權,電源以恒壓啟動,電壓為調節后的參數。電壓從0V開始,逐漸上升到CV回路調節下的電壓設定值,具有快速的電壓上升時間和最小的過沖性能。

 

如果負載為高阻抗,那么RLOAD>(電壓設置/電流設置),電源保持為CV,對電壓進行干凈的調節,電流將流入負載。隨著電壓達到設定電壓值,電壓過沖的情況很少或者從不出現,因為電源會對電壓進行干凈的調節。

 

性能導致CV到CC轉換中的電流過沖

 

如果為低阻抗負載,則RLOAD<(電壓設置/電流設置),電壓將以CV模式開始運作,不過低負載阻抗意味著電壓無法達到設置值。相反的,源電流會迅速到達電流設置值,轉換為CC,電壓將崩潰。在CV模式到CC模式的短暫轉換中,CC回路取得優先權,需要一些時間將電流調節為電流設置值。這會導致短暫的電流控制不穩,從而進一步產生電流過沖(如圖1)。

 

圖1:啟動時的電壓優先模式特性會導致CV到CC轉換中的電流過沖

 

簡而言之,在電壓優先模式下,電壓表現出良好的特性,只有極少量的過沖。但是從CV模式到CC模式的交叉轉換過程中,電流有可能過沖,因為此時電流調節沒有獲得優先權。

 

電流優先模式

現在我們看看電流優先模式。在以電流優先模式啟動時,電流最初設為0A,電壓設為電壓設置值。由于是在電流優先模式下,所以CC回路具有優先性,電源以CC模式啟動,電流為調節后的參數。電流從0A開始,然后在CC回路調節下逐漸上升至程序設計設定的電流值,以便獲得良好的性能,同時擁有快速電流上升時間和最小過沖。

 

如果為低阻抗負載,則RLOAD>(電壓設置/電流設置),電源將保持在CC模式下,但高負載阻抗意味著電源無法使足夠的電流流過負載。通過高負載阻抗的任何電流將在負載上產生高電壓,電源會迅速達到電壓設置值,然后轉換到CV。

 

在CC模式到CV模式短暫的轉換期中,CV回路取得優先權,其有機會將電壓調節為電壓設置值。這會導致短暫的電壓控制不穩,有可能產生電壓過沖(如圖2)。

 

圖2:啟動時的電流優先模式特性會導致CC到CV轉換時的電壓過沖

 

簡而言之,在電流優先模式下,電流表現出良好的特性,只有極少量的過沖。但是,從CC模式向CV模式轉換時,電壓有可能過沖,因為此時電壓調節沒有獲得優先權。

 

總結

雖然過去優先模式都是通過模擬設計實現,但現代的電源供應器都是采用數字訊號處理(DSP)、數字回饋回路和FPGA等技術的高度數字化控制。電源的特性,包括優先模式,都可以透過數字技術實現,因此無論是電壓優先還是電流優先,電源的基本功能區塊沒有差別。換言之,無論處于哪種模式之下,電源都不會切換不同的電路或通過不同路徑傳輸訊號。數字控制系統命令電源采取不同的運作方式來實現電壓優先或電流優先。

 

因此,如果你顧慮過沖問題,可以選擇適當的優先模式:在電壓過沖必須最小的情況下,例如偏置到低電壓處理器或FPGA核心時,應使用電壓優先模式;如果需要盡量減少電流過沖,或者您的待測組件為低阻抗,例如在對電池充電或驅動包含大電容的系統時,應使用電流優先模式。

 

[整理編輯:CK365測控網]
標簽:  電源[14]    電流[34]    回饋控制回路[1]
 
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