大部分實(shí)驗室都把直流電源當作恒壓/恒流（CV/CC）電源使用。記住，電源是一個(gè)反饋系統，可以實(shí)現特定參數的調節。在恒壓（CV）條件下，電源的反饋控制環(huán)路可以調節電壓。在恒流（CC）條件下，電源的反饋控制環(huán)路可以調節電流。

所以，當您使用 CV/CC 電源時(shí)，意味著(zhù)電源在 CV 模式下運行，會(huì )根據編程設定的電壓設置來(lái)調節恒壓，直到負載消耗足夠的電流，達到可編程控制的電流設置。這種可編程的電流設置通常稱(chēng)為電流限制。

一旦所提供的電流達到電流設置，電源會(huì )從 CV 模式切換為 CC 模式。在 CC 模式下，電源根據編程設定的電流值調節恒定電流；電壓將開(kāi)始下降，因為它已不再是被調節的參數。相反，如果電源在 CC 模式下調節恒定電流，它會(huì )繼續如此操作，直到負載兩端電壓爬升到設定值。然后，電源將進(jìn)行模式切換，由 CC 模式轉換為 CV 模式。在 CV 模式下，電源將按照上述方式再次開(kāi)始調壓。

這里解釋了一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題：“電源的 CV 按鈕或 CC 按鈕在哪里？”答案是“沒(méi)有這樣的按鈕”，因為電源模式是由負載電阻決定的。在高電阻或開(kāi)路情況下，流過(guò)電源的電流非常小或者沒(méi)有電流經(jīng)過(guò)，電源為 CV 模式。與此類(lèi)似，在低電阻或短路情況下，大量電流流過(guò)電源，電源處于 CC 模式（圖 1）。


優(yōu)先模式介紹

我們介紹下一個(gè)概念：優(yōu)先模式。除了 CV 和 CC 模式以外，電源還可同時(shí)具有電壓優(yōu)先和電流優(yōu)先模式。優(yōu)先模式控制電源的特性。在電壓優(yōu)先模式下，電源的電壓控制環(huán)路具有優(yōu)先權。當今市場(chǎng)上的大多數電源僅具有電壓優(yōu)先功能，不能提供電流環(huán)路優(yōu)先模式。事實(shí)上，這種情況非常普遍，大多數工程師甚至從來(lái)沒(méi)有意識到還有優(yōu)先模式存在，他們只是期望自己的 CV/CC 電源具有電壓優(yōu)先模式。

需要注意的是，優(yōu)先模式與 CV 和 CC 無(wú)關(guān)。電壓優(yōu)先模式下的電源可以是 CC 或 CV。同樣，電流優(yōu)先模式下的電源也可以是 CV 或 CC。優(yōu)先模式只是對電源從 CV 切換到 CC 或從 CC 切換到 CV 的特性進(jìn)行了界定。

那么，優(yōu)先模式的意義是什么？下面將解釋各優(yōu)先模式的電源特征。

電壓優(yōu)先模式

電壓優(yōu)先模式啟動(dòng)時(shí)，初始電壓設為 0 V，電流設為電流設置值。由于是處在電壓優(yōu)先模式下，因此 CV 環(huán)路具有優(yōu)先權，電源以恒壓?jiǎn)?dòng)，電壓為調節后的參數。電壓從 0 V 開(kāi)始，逐漸上升到 CV 環(huán)路調節下的電壓設定值，表現良好，具有快速的電壓上升時(shí)間和最小的過(guò)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(jìn)行干凈的調節，電流將流入負載。隨著(zhù)電壓達到設定電壓值，電壓過(guò)沖的情況很少或者從不出現，因為電源會(huì )對電壓進(jìn)行干凈的調節。


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(kāi)始工作，不過(guò)低負載阻抗意味著(zhù)電壓無(wú)法達到設置值。相反，源電流會(huì )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 環(huán)路取得優(yōu)先權，其需要一些時(shí)間將電流調節為電流設置值。這會(huì )導致短暫的電流控制不穩，從而進(jìn)一步產(chǎn)生電流過(guò)沖（圖 2）。

簡(jiǎn)言之，在電壓優(yōu)先模式下，電壓表現出良好的特性，只有極少量的過(guò)沖。但是，從 CV 模式到 CC 模式的交叉轉換過(guò)程中，電流有可能過(guò)沖，因為此時(shí)電流調節沒(méi)有獲得優(yōu)先權。

電流優(yōu)先模式

現在我們看看電流優(yōu)先模式。在以電流優(yōu)先模式啟動(dòng)時(shí)，電流最初設為 0 A，電壓設為電壓設置值。由于是在電流優(yōu)先模式下，所以 CC 環(huán)路具有優(yōu)先性，因此電源以 CC 模式啟動(dòng)，電流為調節后的參數。電流從 0 A 開(kāi)始，然后在 CC 環(huán)路調節下逐漸上升至編程設定的電流值，以便得到干凈、良好的性能，同時(shí)擁有快速電流上升時(shí)間和最小過(guò)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，干凈地調節電流。隨著(zhù)電流達到設定電流值，電流過(guò)沖的情況很少或者從不出現，因為電源會(huì )對電流進(jìn)行干凈的調節。

如果為高阻抗負載，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(zhù)電源無(wú)法使足夠的電流流過(guò)負載。通過(guò)高負載阻抗的任何電流將在負載上產(chǎn)生高電壓，電源會(huì )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 環(huán)路取得優(yōu)先權，其有機會(huì )將電壓調節為電壓設置值。這會(huì )導致短暫的電壓控制不穩，有可能產(chǎn)生電壓過(guò)沖（圖 3）。


簡(jiǎn)言之，在電流優(yōu)先模式下，電流表現出良好的特性，只有極少量的過(guò)沖。但是，從 CC 模式向 CV 模式轉換時(shí)，電壓有可能過(guò)沖，因為此時(shí)電壓調節沒(méi)有獲得優(yōu)先權。

總結

雖然優(yōu)先模式曾經(jīng)通過(guò)模擬設計實(shí)現，但現代的電源都是采用數字信號處理（DSP）、數字反饋環(huán)路、FPGA 等技術(shù)的高度數字化控制電源。電源的特性，包括優(yōu)先模式，都可以通過(guò)數字技術(shù)實(shí)現，因此，無(wú)論是電壓優(yōu)先還是電流優(yōu)先，電源的原理框圖沒(méi)有區別。換言之，無(wú)論處于哪種模式之下，電源都不會(huì )切換不同的電路或通過(guò)不同路徑傳輸信號。數字控制系統命令電源采取不同的操作來(lái)實(shí)現電壓優(yōu)先或電流優(yōu)先。

因此，如果您對過(guò)沖比較關(guān)注，那么可以選擇適當的優(yōu)先模式。在電壓過(guò)沖必須最小的情況下，例如偏置到低電壓處理器或 FPGA 的內核時(shí)，應使用電壓優(yōu)先模式。如果需要盡量減少電流過(guò)沖，或者您的被測器件為低阻抗器件，例如在對電池充電或驅動(dòng)包含大電容的系統時(shí)，應使用電流優(yōu)先模式。

文章來(lái)源于電子技術(shù)設計。




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