电容降压原理 最近见到几张用电容降压做电源的电路图，随即对这种结构简单，成本低廉，占用空间小的电路产生了兴趣。上网查了查资料，发现这算是一个比较古老的技术，但是如此运用电容，确实是很巧妙。网上关于这方面的交流也不少，但是大多是转载的，主要有两个版本，出处已经无从考证，但是很少有较为严谨的计算。笔者查阅了一些资料，在此对其原理和参数的计算作一些总结， 基本原理： 电容降压主要是用在直流稳压电源电路里。直流稳压电源电路的大致结构是： 市电——变压（降压）——整流——滤波——稳压——直流输出 第一个环节，也就是变压，主要是降压，一般使用变压器来完成。但是变压器体积较大，成本也较高，如果电路简单，例如声光控制开关，那么加一个变压器就显得大材小用。这个时候用一个电容，就可以解决降压的问题，简化电路，节约成本。基本电路如图1： 图1半波整流 市电经过C1降压后到D2，D2完成半波整流，C2对整流后的脉动直流滤波，D3稳压，输出稳定的直流电压给负载。R1是电源关闭后C1的电荷泄放电阻。D1是为了在市电的负半周给C1提供充放电通路。因为要保证C1在整个交流电周期内都是工作的。
如果将C1后面的电路都看作负载的话，那么相当于C1和一个电阻串联在市电通路里，电容和电阻在交流下都是有阻抗的，串联分压，自然负载上的电压就小了。这样理解也对。但是更准确的理解应该是：C1起到了限流的作用，它决定了电路中的最大电流，当负载一定的情况下，C1也就决定了负载上可以得到的电压，最终起到了降压的作用。 例如：图1中如果负载短路，220V 交流电全部加在C1上，电路中的电流等于C1的充放电电流。 /*69 1C U I U Z U jwC mA jwC ====。 这个电流也就是电路中的最大电流。这里取得都是有效值。 当加上负载后，如果输出直流电压比较低（稳压管决定），则可以近似认为全部电压都加在电容上。由于是半波整流，所以电容C1后面的电路只能得到C1半个周期的充放电电流，也就是有效值的一半，大约34.5mA 左右。由于负载上有电压，所以实际电流要小一点，大约30mA 。当负载需要的电流不超过30mA 时，电路就可以正常工作，电容也就起到了类似变压器的作用——降压。 对于桥式整流，C1后面的电路能得到C1整个周期的充放电电流，大约60mA 。 图2 全波整流
6种最常用恒流源电路的分析与比较 恒流电路有很多场合不仅需要场合输出阻抗为零的恒流源，也需要输入阻抗为无限大的恒流源，以下是几种单极性恒流电路： 类型1： 特征：使用运放，高精度 输出电流：Iout=Vref/Rs 类型2： 特征：使用并联稳压器，简单且高精度 输出电流：Iout=Vref/Rs 检测电压：根据Vref不同（1.25V或2.5V）
类型3： 特征：使用晶体管，简单，低精度 输出电流：Iout=Vbe/Rs 检测电压：约0.6V 类型4： 特征：减少类型3的Vbe的温度变化，低、中等精度，低电压检测输出电流：Iout=Vref/Rs 检测电压：约0.1V～0.6V
类型5： 特征：使用JEFT，超低噪声 输出电流：由JEFT决定 检测电压：与JEFT有关 其中类型1为基本电路，工作时，输入电压Vref与输出电流成比例的检测电压Vs(Vs=Rs×Iout)相等，如图5所示， 图5 注：Is=IB+Iout=Iout(1+1/h FE)其中1/h FE为误差
若输出级使用晶体管则电流检测时会产生基极电流分量这一误差，当这种情况不允许时，可采用图6所示那样采用FET管 图6 Is=Iout-I G 类型2，这是使用运放与Vref（2.5V）一体化的并联稳压器电路，由于这种电路的Vref高达2.5V，所以电源利用范围较窄 类型3，这是用晶体管代替运放的电路，由于使用晶体管的Vbe（约0.6V）替代Vref的电路，因此，Vbe 的温度变化毫无改变地呈现在输出中，从而的不到期望的精度 类型4，这是利用对管补偿Vbe随温度变化的电路，由于检测电压也低于0.1V左右，应此，电源利用范围很宽 类型5，这是利用J-FET的电路，改变R gs可使输出电流达到漏极饱和电流I DSS，由于噪声也很小，因此，在噪声成为问题时使用这种电路也有一定价值，在该电路中不接R GS，则电流值变成I DSS，这样，J-FET 接成二极管形式就变成了“恒流二极管” 以上电路都是电流吸收型电路，但除了类型2以外，若改变Vref极性与使用的半导体元件，则可以变成电流吐出型电路。
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。由于使
用了PFC器件使模块的功率因数达到0.95。
《电子技术》课程设计报告 课题：电压控制恒流充电电路设计 班级学号 学生姓名 专业 系别 指导教师 淮阴工学院 电子信息工程系 2013年12月
一、设计目的 电子技术课程设计是模拟电子技术、数字电子技术课程结束后进行的教学环节。其目的是： 1、培养理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用已经学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力。 2、学习较复杂的电子系统设计的一般方法，提高基于模拟、数字电路等知识解决电子信息方面常见实际问题的能力，由学生自行设计、自行制作和自行调试。 3、进行基本技能训练，如基本仪器仪表的使用，常用元器件的识别、测量、熟练运用的能力，掌握设计资料、手册、标准和规范以及使用仿真软件、实验设备进行调试和数据处理等。 4、培养学生的创新能力。 二、设计要求 1、充电电流为100mA； 2、控制电压为4.5V和6.5V,当充电电压上升到6.5V时自动断电,当用电电 压下降到4.5V时自动通电； 3、由交流220V市电供电； 4、主要单元电路和元器件参数计算、选择； 5、画出总体电路图； 6、安装自己设计的电路图，按照自己设计的电路图，在通用版上焊接。焊 接完毕后，应对照电路仔细检查，看是否有错接、漏接、虚焊的现象； 7、调试电路； 8、电路性能指标测试； 提交格式上符合要求，内容完整的设计报告。 三、总体设计
（1）在恒流源部分，我们通过利用9012NP硅管其发射级-基极导通电压0.7V 和6,8Ω电阻输出100mA电流。 （2）在充电电路的控制电压部分，接入12V电压，调节Rw1，大约调到4K 左右，经过10k电阻的分压以后，在上部电路中的电位比较器的正向输入端的电压为 4.5V。同理，调节Rw2的大小，使下部电位比较器的反向输入端电压为6.5V。当电压在0-6.5V之间时，上部电路中的电位比较器输出为高电平，下部电路中的电位比较器输出为低电平，电源电压为U0=12V>>1.4V，晶闸管导通，继电器的线圈J1中有电流流过，由电磁感应，常断开关触点导通电源开始给电池充电。当电压增加到超过6.5V时，上面的电压比较器输出低电平，三极管导通，所以J2中有电流流过，常闭开关触点断开，导致晶闸管下端断开，截止工作，J1的常断触点打开，电源停止给电池充电。用电容和电阻组成的充放电回路消耗电压，使电压低于6.5V，但在电压低于4.5V时，上部电路的电位比较器输出为低电平，继电器的触点接在J1-2和J2-2上，电路又处在充电状态，如此循环，这样就实现了电压控制恒流充电了。
TL431的原理及使用说明 TL431简介 德州仪器公司（TI）生产的TL431是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源。它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从Vref（2.5V）到36V 范围内的任何值（如图2）。该器件的典型动态阻抗为0.2Ω，在很多应用中可以用它代替齐纳二极管。例如，数字电压表，运放电路、可调压电源，开关电源等等。 上图是该器件的符号。3个引脚分别为：阴极（CATHODE）、阳极（ANODE）和参考端（REF）。 TL431的具体功能可以用如图1的功能模块示意。 图1 由图可以看到，VI是一个内部2.5V的基准源，接在运放的反相输入端。由运放的特性可知，只有当REF端（同相端）的电压非常接近VI（2.5V）时，三极管中才会有一个稳定的非饱和电流通过，而且随着REF端电压的微小变化，通过三极管的电流将从1到100mA变化。当然，该图绝不是TL431的实际内部结构，所以不能简单地用这种组合来代替它。但如果在设计、分析应用TL431的电路时，这个模块图对开启思路，理解电路都是很有帮助的，本文的一些分析也将基于此模块而展开。
图2 前面提到TL431的内部含有一个2.5V的基准电压，所以当在REF端引入输出反馈时，器件可以通过从阴极到阳极很宽范围的分流，控制输出电压。如图2所示的电路，当R1和R2的阻值确定时，两者对Vo的分压引入反馈，若Vo增大，反馈量增大，TL431的分流也就增加，从而又导致Vo下降。显见，这个深度的负反馈电路必然在VI等于基准电压处稳定，此时Vo=(1+R1/R2)Vref。选择不同的R1和R2的值可以得到从2.5V到36V范围内的任意电压输出，特别地，当R1=R2时，Vo=5V。需要注意的是，在选择电阻时必须保证TL431工作的必要条件，就是通过阴极的电流要大于1 mA。 当然，这个电路并不太实用，但它很清晰地展示了该器件的工作原理在应用中的方法。将这个电路稍加改动，就可以得到在很多实用的电源电路，如图3，4。 图3 大电流的分流稳压电路
阻容降压原理及电路 将交流市电转换为低压直流的常规方法是采用变压器降压后再整流滤波，当受体积和成本等因素的限制时，最简单实用的方法就是采用电容降压式电源。 一、电路原理 电容降压式简易电源的基本电路如图1，C1为降压电容器，D2为半波整流二极管，D1在市电的负半周时给C1提供放电回路，D3是稳压二极管，R1为关断电源后C1的电荷泄放电阻。在实际应用时常常采用的是图2的所示的电路。当需要向负载提供较大的电流时，可采用图3所示的桥式整流电路。 整流后未经稳压的直流电压一般会高于30伏，并且会随负载电流的变化发生很大的波动，这是因为此类电源内阻很大的缘故所致，故不适合大电流供电的应用场合。 二、器件选择 1.电路设计时，应先测定负载电流的准确值，然后参考示例来选择降压电容器的容量。因为通过降压电容C1向负载提供的电流Io，实际上是流过C1的充放电电流Ic。C1容量越大，容抗Xc越小，则流经C1的充、放电电流越大。当负载电流Io小于C1的充放电电流时，多余的电流就会流过稳压管，若稳压管的最大允许电流Idmax小于Ic-Io时易造成稳压管烧毁. 2.为保证C1可靠工作，其耐压选择应大于两倍的电源电压。
3.泄放电阻R1的选择必须保证在要求的时间内泄放掉C1上的电荷。 三、设计举例 图2中，已知C1为0.33μF，交流输入为220V/50Hz，求电路能供给负载的最大电流。 C1在电路中的容抗Xc为: Xc=1 /（2 πf C）= 1/（2*3.14*50*0.33*10-6）= 9.65K 流过电容器C1的充电电流（Ic）为： Ic = U / Xc = 220 / 9.65 = 22mA。 通常降压电容C1的容量C与负载电流Io的关系可近似认为：C=14.5 I，其中C 的容量单位是μF，Io的单位是A。 电容降压式电源是一种非隔离电源，在应用上要特别注意隔离，防止触电 阻容降压原理和计算公式 这一类的电路通常用于低成本取得非隔离的小电流电源。它的输出电压通常可在几伏到三几十伏，取决于所使用的齐纳稳压管。所能提供的电流大小正比于限流电容容量。采用半波整流时，每微法电容可得到电流（平均值）为：（国际标准单位） I(AV)=0.44*V/Zc=0.44*220*2*Pi*f*C =0.44*220*2*3.14*50*C=30000C =30000*0.000001=0.03A=30mA f为电源频率单位HZ;C为电容容值单位F法拉;V为电源电压单位伏 V;Zc=2*Pi*f*C为阻抗阻值单位欧姆. 如果采用全波整流可得到双倍的电流（平均值）为： I(AV)=0.89*V/Zc=0.89*220*2*Pi*f*C =0.89*220*2*3.14*50*C=60000C =60000*0.000001=0.06A=60mA 一般地，此类电路全波整流虽电流稍大，但是因为浮地，稳定性和安全性要比半波整流型更差，所以用的更少。 使用这种电路时，需要注意以下事项： 1、未和220V交流高压隔离，请注意安全，严防触电！ 2、限流电容须接于火线，耐压要足够大（大于400V），并加串防浪涌冲击兼保险电阻和并放电电阻。 3、注意齐纳管功耗，严禁齐纳管断开运行。
手机充电器电路设计 摘要：通过对课程的学习设计。了解手机充电器的工作原理及设计流程，确定相关参数和电路图。 关键字：隔离变压器频率绝缘电阻绝缘强度可燃性自由跌落湿热试验工作原理工作流程 1 前言（李洋） 1 电路设计思想 从手机锂离子二次电池的恒流／恒压充电控制出发，用220V 交流电通过配置的内置储能锂电池对手机锂离子电池充电。电路的具体工作流程如图1所示。 图1 工作流程图 2 电路设计方案 充电芯片选用美信半导体公司的锂电池充电芯片，这款充电芯片具
有很强的充电控制特性，可外接限流型充电电源和P沟道场效应管，能对单节锂电池进行安全有效的快充。其最大特点是在不使用电感的情况下仍能做到很低的功率耗散，且充电控制精度达0.75％；可以实现预充电；具有过压保护和温度保护功能，其浮充方式能够充至最大电池容量。当充电电源和电池在正常的工作温度范围内时，接通电源将启动一次充电过程。充电结束的条件是平均的脉冲充电电流达到快充电流的1％，或时间超出片上预置的充电时间。所选用的充电芯片能够自动检测充电电源，在没有电源时自动关断以减少电池的漏电。启动快充后打开外接的P型场效应管，当检测到电池电压达到设定的门限时进入脉冲充电方式，充电结束时，外接LED指示灯将会进行闪烁提示。 电路工作原理 内置储能电池的充电及其保护电路其中包括：LED显示、热敏电阻，电流反向保护。ADJ引脚通过10kΩ的电阻与内部1.4V的精密基准源相连接，当ADJ对地没有连接电阻时，电池充电电压阈值为缺省值：VBR ＝4.2V；当需要自行设置充电阈值时，可在ADJ引脚与GND间接一精度为1％的电阻RADJ，阻值由式(1)确定：RADJ＝10kΩ/(VBR/VBRC-1) (1) 由图3可知，充电阈值为4.1V，可得RADJ＝410k 做手机充电器电路设计，需先对其工作环境进行分析，了解其工作原理。
在一般的隔离电源中，光耦隔离反馈是一种简单、低成本的方式。但对于光耦反馈的各种连接方式及其区别，目前尚未见到比较深入的研究。而且在很多场合下，由于对光耦的工作原理理解不够深入，光耦接法混乱，往往导致电路不能正常工作。本研究将详细分析光耦工作原理，并针对光耦反馈的几种典型接法加以对比研究。 1 常见的几种连接方式及其工作原理 常用于反馈的光耦型号有TLP521、PC817等。这里以TLP521为例，介绍这类光耦的特性。 TLP521的原边相当于一个发光二极管，原边电流If越大，光强越强，副边三极管的电流Ic越大。副边三极管电流Ic与原边二极管电流If的比值称为光耦的电流放大系数，该系数随温度变化而变化，且受温度影响较大。作反馈用的光耦正是利用“原边电流变化将导致副边电流变化”来实现反馈，因此在环境温度变化剧烈的场合，由于放大系数的温漂比较大，应尽量不通过光耦实现反馈。此外，使用这类光耦必须注意设计外围参数，使其工作在比较宽的线性带内，否则电路对运行参数的敏感度太强，不利于电路的稳定工作。 通常选择TL431结合TLP521进行反馈。这时，TL431的工作原理相当于一个内部基准为2.5 V的电压误差放大器，所以在其1脚与3脚之间，要接补偿网络。 常见的光耦反馈第1种接法，如图1所示。图中，Vo为输出电压，Vd为芯片的供电电压。com信号接芯片的误差放大器输出脚，或者把PWM 芯片(如UC3525)的内部电压误差放大器接成同相放大器形式，com信号则接到其对应的同相端引脚。注意左边的地为输出电压地，右边的地为芯片供电电压地，两者之间用光耦隔离。 图1所示接法的工作原理如下：当输出电压升高时，TL431的1脚(相当于电压误差放大器的反向输入端)电压上升，3脚(相当于电压误差放大器的输出脚)电压下降，光耦TLP521的原边电流If增大，光耦的另一端输出电流Ic增大，电阻R4上的电压降增大，com引脚电压下降，占空比减小，输出电压减小；反之，当输出电压降低时，调节过程类似。 常见的第2种接法，如图2所示。与第1种接法不同的是，该接法中光耦的第4脚直接接到芯片的误差放大器输出端，而芯片内部的电压误差放大器必须接成同相端电位高于反相端电位的形式，利用运放的一种特性——当运放输出电流过大(超过运放电流输出能力)时，运放的输出电压值将下降，输出电流越大，输出电压下降越多。因此，采用这种接法的电路，一定要把PWM 芯片的误差放大器的两个输入引脚接到固定电位上，且必须是同向端电位高于反向端电位，使误差放大器初始输出电压为高。
阻容降压原理设计详解 一、概述 普通的线性直流稳压电源电路效率比较低，电源的变压器体积大，重量重，成本较高。 开关电源电路结构较复杂，成本高，电源纹波大，RFI和EMI干扰是难以解决的。 下文介绍的是一种新颖的电容降压型直流稳压电源电路。 这种电路无电源变压器，结构非常简单，具体有：体积小、重量轻、成本低廉、动态响应快、稳定可靠、高效（可达90%以上）等特点。 二、电容降压原理 当一个正弦交流电源U（如220V AC 50HZ）施加在电容电路上时，电容器两极板上的电荷，极板间的电场都是时间的函数。也就是说：电容器上电压电流的有效值和幅值同样遵循欧姆定律。 即加在电容上的电压幅值一定，频率一定时，就会流过一个稳定的正弦交流电流ic。容抗越小（电容值越大），流过电容器的电流越大，在电容器上串联一个合适的负载，就能得到一个降低的电压源，可经过整流，滤波，稳压输出。 电容在电路中只是吞吐能量，而不消耗能量，所以电容降压型电路的效率很高。 三、原理方框图 电路由降压电容，限流，整流滤波和稳压分流等电路组成。 1.降压电容：相当于普通稳压电路中的降压变压器，直接接入交流电源回路中，几乎承受全部的交流电源U，应选用无极性的金属膜电容（METALLIZED POLYESTER FILM CAPACITOR）。 2.限流电路：在合上电源的瞬间，有可能是U的正或负半周的峰_峰值，此时瞬间电流会很大，因此在回路中需串联一个限流电阻，以保证电路的安全。 3.整流滤波：有半波整流和全波整流，与普通的直流稳压电源电路的设计要求相同。 4.稳压分流：电压降压回路中，电流有效值I是稳定的，不受负载电流大小变化的影响，因此在稳压电路中，要有分流回路，以响应负载电流的大小变化。 四、设计势实例 1.桥式全波整流稳压电路：
LM358恒流恒压原理 图是由LM358放大器与精密电压调整器TL431构成的恒压、恒流控制电路。 变压器绕组N2感应电压经VD2整流，C2、L1、C3组成的π滤波电路，在C3上得到直流输出电压。 设置N1绕组的目的是当输出短路时IC1也能正常工作，以保证电路的安全。 恒压电路工作原理：U2、ICIB、R6、R7、VD4、R10、U1组成电压控制环路。U2（TL431）是精密电压调整器，阴极K与控制极R直接短路构成精密的2.5V基准电压。R4是U2的限流电阻。2.5V基准电压由电阻R5送到ICIB反相输入端（6脚）；而同相输入端（5脚）则由R6、R7的分压比来设定。若输出电压上升，则UR7电压也上升，该电压与反相端2.5V基准电压比较，7脚输出误差信号，再通过VD4和RIO变成电流信号，流入光耦中的LED，进而通过反馈控制网络控制一次侧PWM输出占空比，使输出电压工作在恒 压状态。 恒流电路工作原理：U2、IC1A、R1、R2、VD3、R10、U1组成电流控制环路。R1是输出电流取样电阻， 输出电流在R1上产生R1／IOUT的电压 降。该电压直接送到ICA的同相输入端（3脚），而2.5V基准电压则由R2、R3组成的分压电路，再 将分压电压送到反相输入端（2脚），输出电 流在R1上的电压降与2.5V基准电压分压电压进行比较，1脚输出误差信号，再通过VD3和RIO变成电流信号，改变光耦LED中的电流，进而通过反馈控制网络控制一次侧PWM输出占空比，使输出特性呈显恒流特图性。R8、C4、R9、C5分别是IC1A、ICIB的相位补偿元件。 采用由放大器组成的恒压、恒流控制电路，可实现很高的恒压与恒流精度。因图电路采用放大器形式，因此R1的电阻值可选为mΩ级，对电路转换效率基本无影响。
电容降压电路图 作者:佚名来源:不详录入:Admin更新时间：2008-7-27 15:07:11点击数：5 【字体： 】 在电子制作时，为了减小体积、降低成本，往往采用电容降压的方法代替笨重的电源变压器。采用电容降压方法如元器件选择不当，不但达不到降压要求，还有可能造成电路损坏。本文从实际应用角度，介绍电容降压元器件应如何进行正确选择。 最简单的电容降压直流供电电路及其等效电路如图1，C1为降压电容，一般为0.33~3.3uF。假设C1=2uF，其容抗 XCL=1/(2PI*fC1)=1592。由于整流管的导通电阻只有几欧姆，稳压管VS的动态电阻为10欧姆左右，限流电阻R1及负载电阻RL一般为100~200，而滤波电容一般为100uF~1000uF，其容抗非常小，可以忽略。若用R代表除C1以外所有元器件的等效电阻，可以画出图2的交流等效电路。同时满足了XC1>R的条件,所以可以画出电压向量图。 由于R甚小于XC1，R上的压降VR也远小于C1上的压降，所以VC1与电源电压V近似相等，即VC1=V。根据电工原理可知：整流后的直流电流平均值Id,与交流电平均值I的关系为Id=V/XC1。若C1以uF为单位，则Id为毫安单位，对于22V，50赫兹交流电来说，可得到Id=0.62C1。 由此可以得出以下两个结论：（1）在使用电源变压器作整流电源时，当电路中各项参数确定以后，输出电压是恒定的，而输出电流Id则随负载增减而变化；（2）使用电容降压作整流电路时，由于Id=0.62C1,可以看出，Id与C1成正比，即C1确定以后，输出电流Id是恒定的，而输出直流电压却随负载电阻RL大小不同在一定范围内变化。RL越小输出电压越低，RL 越大输出电压也越高。 C1取值大小应根据负载电流来选择，比如负载电路需要9V工作电压，负载平均电流为75毫安，由于Id=0.62C1，可以算得C1=1.2uF。考虑到稳压管VD5的的损耗，C1可以取1.5uF，此时电源实际提供的电流为Id=93毫安。
图解电源（转贴,讲得非常好） 电源是最常用的电器，作用是把220V交流转变成需要的直流电，供各种电器使用。除了商品上各种独立的电源外，我们常见的各种适配器、充电器、机箱里用的模块化的（比如计算机用的），都可以认为是电源。对于动手一族（DIY族），电源不仅是最常用的工具，往往也是DIY的对象。也就是说，电源本身构造相对简单，往往可以DIY。 按照类别，电源可以分成线性电源和开关电源两类。线性电源是先采用工频变压器降压，然后整流滤波，再用线性调整管进行稳压的方式，性能可以做得比较好。开关电源是先整流滤波，然后高频振荡，再变压，再整流滤波。由于初始滤波电容电压比较高，因此比能量比较大所以体积比较小，更因为高频振荡频率比工频高得多，因此变压器的体积和重量大大减少，再加上可以采用PWM反馈调节的方式，使得开关电源的效率很高，因此也不需要大体积的散热片，这样，开关电源的体积、重量与同功率的线性电源比大大减少。但是，由于采用高频振荡，其谐波很可能向外发射或通过输出电源和输出电源传 到外部，对通讯设备造成干扰。 值得注意的是，这种干扰并非是全频段的，而是在一些频率上（主要是谐波）有干扰。同时，由于开关电源频率的不确定性，因此干扰频率也是不确定的，大多是变化的。因此，不能简单的用收音机或者电台检查几个频点没有发现有干扰，就能确定某开关电源对通讯设备没有干扰。正规的检查方法是要用频谱仪。 另外，有些电源是固定输出的，有些电源的电压可以在一定范围内可调，还有一些电源可以从0V起调。可调的线性电源要解决好低压输出效率低下的问题，而可调的开关电源 要解决大范围占宽比变化的问题。 大部分电源具备输出显示。一般至少有一个电压表，也有的具备电流表，也有的是电压电流可以转换。根据电压、电流表的类型，可以分成模拟显示电源和数字显示电源，前者用模拟表头显示，而后者用数字表显示。数字显示电源有的是3位显示，也有高精度一些用4位表头显示，甚至更高的位数。高分辨的数字显示电源可以很方便的测量各种电器在不同电压下和不同状态下的耗电，或者可以很方便的测量各种元器件的V-I特性曲线，比如二极管、稳压管的正反向特性，FET、VMOS管的转移特性等。 现在有很多数字电源，即不仅电流和电压表是数字的，而且输入也是数字的。当然，并非数字电源一定是开关的，二者是不相干的，因为数字电源也可以是线性的。数字电源的优势是可以精确的设置电压电流值，多组设置值可以存储起来，甚至可以程序控制（程控电源），完成自动时序输出或者自动测量功能。 还有一类电源，本身带有充电功能，而且在交流电停电后，可以自动转为电池输出，这
恒流恒压充电器的原理与设计
本电路实际上是一个恒流源。核器件是集成三端可调稳压器LM317T。 LM317T在电源电压足够的情况下可以保持其+Vout端比其ADJ端电压高 1。25V。请看图中的接法,ADJ端直接与待充电池相连。但ADJ端的内阻很 大(正常情况下ADJ端的电流不会超过50μA),可近似看作开路,但它可以对电 压进行取样。LM317T将+Vout端的电压提高到比ADJ端高1.25V,那么跨 接在+Vout端与ADJ端的电阻上将有1.25V/25.5Ω=0。05A=50mA 的电流流过(25.5Ω为开关打开时,R1与R2并联后的总阻值)。这个电流便流 过电池,对电池进行了恒流充电。 公式与计算、 普通充电电池充电时间计算 一、充电常识 在这里，首先要说明的是，充电是使用充电电池的重要步骤。适当合理的充电对延长电池寿命很有好处，而野蛮胡乱充电将会对电池寿命有很大影响。上一篇曾说过，目前的锂电池基本都是根据各个产品单独封装，互不通用的，因此各个产品也提供各自的充电设备，互不通用，在使用时只要遵循各自的说明书使用即可。所以本篇对电池充电的介绍主要是指镍镉电池和镍氢电池。 对镍隔电池和镍氢电池充电有两种方式，就是我们大家所熟知的“快充”和“慢充”。快充和慢充是充电的一个重要概念，只有了解了快充和慢充才能正确掌握充电。 首先，快充和慢充是个相对的概念。有人曾问，我的充电器充电电流有200mA，是不是快充？这个答案并不绝对，应该回答对于某些电池来说，它是快充，而对于某些电池来说，它只是慢充。那我们究竟怎样来判别快充还是慢充呢？ 例如一节5号镍氢电池的电容量为1200mAH，而另一节则为1600mAH。我们把一节电池的电容量称为1C，可见1C只是一个逻辑概念，同样的1C，并不相等。 在充电时，充电电流小于0.1C时，我们称为涓流充电。顾名思义，是指电流很小。一般而言，涓流充电能够把电池充的很足，而不伤害电池寿命，但用涓流充电所花的时间实在太长，因此很少单独使用，而是和其它充电方式结合使用。 充电电流在0.1C-0.2C之间时，我们称为慢速充电。充电电流大于0.2C，小于0.8C则是快速充电。而当充电电流大于0.8C时，我们称之为超高速充电。 正因为1C是个逻辑概念而非绝对值，因此根据1C折算的快充慢充也是一个相对值。前面例子中提到的200mA充电电流对于1200mAH的电池来说是慢充，而对于700mAH的电池来说就是快充。
上图是一个基准电压源电路，若D6与D5、D4的特性完全一样，那么就有 Vref=Vbe4+(Vd3/Rd3)*Rd2 式中Vbe4是D4的基级与发射极之间的电压，Vd3是D3的电压，为Vbed6-Vbed5。由于这三个管子特性完全相同，那么D5、D6的集电极电压是相等的。所以Vref= Vbe4+(KT/q)* (Rd2/Rd3)*ln(Rd2/Rd1)，这里利用了PN结的电流方程：i=Is(equ/kt -1)【Is为PN结反向饱和电流】 基准稳压电源在电路中的应用是很广泛的，特别是在AD/DA IC中，本想接下来介绍以下比较常见的TL431的，我在学习TL431时，发现它的内部结构电路图，不是我想象的拿么难，觉得有必要把内部结构分析下，纯粹是为了提高自己的模电。 不过我首先得先介绍两个基准电流源： 1> 微电流源： 它的原理图如下： 这里的NPN管的放大倍数β都是>>1的，所以U2管的集电极电流为 Iu2=Iu4=(Ubeu1-Ubeu2)/Ru4 式中Ubeu1-Ubeu2只有几十毫伏，甚至更小，因此只要几千欧的Ru4就可以得到几十微安的Iu2，由于这两管子特性完全相同，所以同样可以利用PN结的电流方程得到： Iu2=(Ut/Ru4)*ln(Iu3/Iu2) 2> 比例电流源 它的原理图如下： 这里的NPN管同样是特性相同的管子。从电路可知 Ubeu0+Iru3*Ru3=Ubeu1+Iru4*Ru4 (1) 根据PN结的电流方程可知
Ubeu0 = Ut * ln(Ieu0/Is), Ubeu1=Ut*ln(Ieu1/Is) 把上两式代入 1 中可得： Iru4*Ru4 = Iru3*Ru3 + Ut*ln(Ieu0/Ieu1)；这里的对数部分可以忽略，因为Ieu0/Ieu1接近于1。 当β>>2时，Icuo=Iru3=Iru2, Icu1=Iru4; 所以 Iru4*Ru4 = Iru2*Ru3 而此式中的Iru2=(Vcc-Ubeu0)/(Ru2+Ru3) 这两个基准电流源的具体分析可以参考童诗白教授和华成英副教授主编的模拟电子技术基础。 TL431内部电路结构： 初看这原理图，发现它使用了两个电流源，左下角使用的是微电流源，中上面使用的是比例电流源。 原理图分析： 首先当阴极CATHODE通电时，a点便有了电压，那么后面的Q10、Q11组成的达林顿管也会导通，但会马上截止【电压稳定后a点电压会为0】，同时Q4，Q1也导通，拿么下面的微电流源就开始工作，这样整个电路的在通电的瞬间开始工作，在微电流源中，由于电流源比较稳定，不管阴极的电压波动多大，它总会因为后面有个稳压管而使得微电流源的电流很稳定，这样b点的电压也就很稳定，进而REF端的电压也很稳定在2.5V ，【至于为什么是2.5V，我觉得没有必要进行具体分析】；由于微电流源工作，所以Q7、Q8都导通，从而上面的比例电流源也开始导通，由于这里的两个电阻都为800，所以也可以把它看成是一个镜像电流源，事实上镜像电流源与比例电流源的原理几乎没有差别。不过这里的Q7我觉得它会饱和，因为集电极端可以等效的认为比基级端接了个800欧的电阻，可能电压没有基级高，Q8处于放大状态。而当比例电流源工作后，Q9会导通，那么a点便又有了电压，这样后面的达林顿管也会导通。这样它会去控制CATHODE端的电压。
以前在论坛上看到阻容降压电路，很多人都说不稳定，不可靠，比较危险，但是仔细想想声控开关、触摸开关、定时插座等等那么小的东西，如果不采用阻容降压的方式，怎么取电呢？那么多大量实际应用，足以说明阻容降压电路可以设计的稳定可靠。当然如果是电力行业、工业领域等要求比较严格的场合，那就另当别论了。 先转载一下阻容降压电路的原理吧： 这一类的电路通常用于低成本取得非隔离的小电流电源。它的输出电压通常可在几伏到三几十伏，取决于所使用的齐纳稳压管。所能提供的电流大小正比于限流电容容量。采用半波整流时，每微法电容可得到电流（平均值）为：（国际标准单位） I(AV)=0.44*V/Zc=0.44*220*2*Pi*f*C =0.44*220*2*3.14*50*C=30000C =30000*0.000001=0.03A=30mA f为电源频率单位HZ;C为电容容值单位F法拉;V为电源电压单位伏V;Zc=2*Pi*f*C为阻抗阻值单位欧姆. 如果采用全波整流可得到双倍的电流（平均值）为： I(AV)=0.89*V/Zc=0.89*220*2*Pi*f*C =0.89*220*2*3.14*50*C=60000C =60000*0.000001=0.06A=60mA 一般地，此类电路全波整流虽电流稍大，但是因为浮地，稳定性和安全性要比半波整流型更差，所以用的更少。 使用这种电路时，需要注意以下事项： 1、未和220V交流高压隔离，请注意安全，严防触电！ 2、限流电容须接于火线，耐压要足够大（大于400V），并加串防浪涌冲击兼保险电阻和并放电电阻。 3、注意齐纳管功耗，严禁齐纳管断开运行。 电容降压式电源将交流式电转换为低压直流 电容降压原理
恒流源是电路中广泛使用的一个组件，这里我整理一下比较常见的恒流源的结构和特点。 恒流源分为流出(Current Source)和流入(Current Sink)两种形式。 最简单的恒流源，就是用一只恒流二极管。实际上，恒流二极管的应用是比较少的，除了因为恒流二极管的恒流特性并不是非常好之外，电流规格比较少，价格比较贵也是重要原因。 最常用的简易恒流源如图(1) 所示，用两只同型三极管，利用三极管相对稳定的be电压作为基准， 电流数值为：I = Vbe/R1。 这种恒流源优点是简单易行，而且电流的数值可以自由控制，也没有使用特殊的元件，有利于降低产品的成本。缺点是不同型号的管子，其be电压不是一个固定值，即使是相同型号，也有一定的个体差异。同时不同的工作电流下，这个电压也会有一定的波动。因此不适合精密的恒流需求。 为了能够精确输出电流，通常使用一个运放作为反馈，同时使用场效应管避免三极管的be电流导致的误差。典型的运放恒流源如图(2)所示，如果电流不需要特别精确，其中的场效应管也可以用三极管代替。 电流计算公式为： I = Vin/R1
这个电路可以认为是恒流源的标准电路，除了足够的精度和可调性之外，使用的元件也都是很普遍的，易于搭建和调试。只不过其中的Vin还需要用户额外提供。 从以上两个电路可以看出，恒流源有个定式（寒，“定式”好像是围棋术语XD），就是利用一个电压基准，在电阻上形成固定电流。有了这个定式，恒流源的搭建就可以扩展到所有可以提供这个“电压基准”的器件上。 最简单的电压基准，就是稳压二极管，利用稳压二极管和一只三极管，可以搭建一个更简易的恒流源。如图(3)所示： 电流计算公式为：I = (Vd-Vbe)/R1 TL431是另外一个常用的电压基准，利用TL431搭建的恒流源如图(4)所示，其中的三极管替换为场效应管可以得到更好的精度。TL431组成流出源的电路，暂时我还没想到:) TL431的其他信息请参考《TL431的内部结构图》和《TL431的几种基本用法》
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BZY97 C200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6 2V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。由图可见,它具有以下显著特点：
锂电池充电电路图 锂电池是继镍镉、镍氢电池之后，可充电电池家族中的佼佼者．锂离子电池以其优良的特性，被广泛应用于: 手机、摄录像机、笔记本电脑、无绳电话、电动工具、遥控或电动玩具、照相机等便携式电子设备中。 一、锂电池与镍镉、镍氢可充电池： 锂离子电池的负极为石墨晶体，正极通常为二氧化锂。充电时锂离子由正极向负极运动而嵌入石墨层中。放电时，锂离子从石墨晶体内负极表面脱离移向正极。所以，在该电池充放电过程中锂总是以锂离子形态出现，而不是以金属锂的形态出现。因而这种电池叫做锂离子电池，简称锂电池。 锂电池具有：体积小、容量大、重量轻、无污染、单节电压高、自放电率低、电池循环次数多等优点，但价格较贵。镍镉电池因容量低，自放电严重，且对环境有污染，正逐步被淘汰。镍氢电池具有较高的性能价格比，且不污染环境，但单体电压只有1.2V，因而在使用范围上受到限制。 二、锂电池的特点： 1、具有更高的重量能量比、体积能量比； 2、电压高，单节锂电池电压为3.6V，等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压； 3、自放电小可长时间存放，这是该电池最突出的优越性； 4、无记忆效应。锂电池不存在镍镉电池的所谓记忆效应，所以锂电池充电前无需放电； 5、寿命长。正常工作条件下，锂电池充/放电循环次数远大于500次； 6、可以快速充电。锂电池通常可以采用0.5～1倍容量的电流充电，使充电时间缩短至1～2小时； 7、可以随意并联使用； 8、由于电池中不含镉、铅、汞等重金属元素，对环境无污染，是当代最先进的绿色电池； 9、成本高。与其它可充电池相比，锂电池价格较贵。 三、锂电池的内部结构： 锂电池通常有两种外型：圆柱型和长方型。 电池内部采用螺旋绕制结构，用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜隔离材料在正、负极间间隔而成。正极包括由锂和二氧化钴组成的锂离子收集极及由铝薄膜组成的电流收集极。负极由片状碳材料组成的锂离子收集极和铜薄膜组成的电流收集极组成。电池内充有有机电解质溶液。另外还装有安全阀和PTC元件，以便电池在不正常状态及输出短路时保护电池不受损坏。 单节锂电池的电压为3.6V，容量也不可能无限大，因此，常常将单节锂电池进行串、并联处理，以满足不同场合的要求。字串5 四、锂电池的充放电要求； 1、锂电池的充电：根据锂电池的结构特性，最高充电终止电压应为4.2V，不能过充，否则会因正极的锂离子拿走太多，而使电池报废。其充放电要求较高，可采用专用的恒流、恒压充电器进行充电。通常恒流充电至4.2V/节后转入恒压充电，当恒压充电电流降至100mA 以内时，应停止充电。 充电电流（mA）=0.1～1.5倍电池容量（如1350mAh的电池，其充电电流可控制在135～2025mA之间）。常规充电电流可选择在0.5倍电池容量左右，充电时间约为2～3小时。 2、锂电池的放电：因锂电池的内部结构所致，放电时锂离子不能全部移向正极，必须保留一部分锂离子在负极，以保证在下次充电时锂离子能够畅通地嵌入通道。否则，电池寿命就相应缩短。为了保证石墨层中放电后留有部分锂离子，就要严格限制放电终止最低电压，也就是说锂电池不能过放电。放电终止电压通常为3.0V/节，最低不能低于2.5V/节。电池放
TL431 典型应用电路及稳压电路 TL431是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源。他的输出电压用两个电阻就可以任意的设置到从Verf（2.5V）到36V范围内的任何值。该器件的典型动态阻抗为0.2Ω，在很多应用中用它代替齐纳二极管，例如，数字电压表，运放电路，可调压电源，开关电源等。 TL431是一种并联稳压集成电路。因其性能好、价格低，因此广泛应用在各种电源电路中。其封装形式与塑封三极管9013等相同。 TL431精密可调基准电源有如下特点：稳压值从 2.5~36V连续可调;参考电压原误差+-1.0%，低动态输出电阻,典型值为0.22欧姆输出电流1.0~100毫安;全温度范围内温度特性平坦，典型值为50ppm;低输出电压噪声。 主要参数 三端可调分流基准源 可编程输出电压:2.5V~36V 电压参考误差：±0.4% ，典型值25℃（TL431B） 低动态输出阻抗:0.22Ω(典型值) 等效全范围温度系数：50 ppm/℃（典型值） 温度补偿操作全额定工作温度范围 稳压值送从2.5--36V连续可调， 参考电压原误差+-1.0%， 低动态输出电阻， 典型值为0.22欧姆，
输出电流1.0--100毫安。 全温度范围内温度特性平坦， 典型值为50ppm， 低输出电压噪声。 封装：TO-92,PDIP-8,Micro-8，SOIC-8,SOT-23 最大输入电压为37V 最大工作电流150mA 内基准电压为2.5V 输出电压范围为2.5~36V 内部结构 TL431的具体功能可以用下图的功能模块示意。由图可以看到，VI是一个内部的2.5V 的基准源，接在运放的反向输入端。由运放的特性可知，只有当REF端（同向端）的电压非常接近VI（2.5V）时，三极管中才会有一个稳定的非饱和电流通过，而且随着REF 端电压的微小变化，通过三极管图1的电流将从1到100mA变化。当然，该图绝不是TL431的实际内部结构，但可用于分析理解电路。 典型应用电路如下： 1：精密基准电压源(附图1)该电路具有良好的温度稳定性及较大的输出电流。但在连接容