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未解决

各位前,小弟最近在做一个恒流电源,遇到运放上的一些问题

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liangxiao1994
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助理工程师
  • 2019-10-25 16:11:57
10问答币
有个前辈看了我的原理图说我的恒流环在原理上就错了,但是他只告诉我虚短虚断,我想了半天找不出来哪里错了,我用虚短虚断分析恒流源还是没发现哪里有错,求各位前辈提点提点。

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wangdongchun
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专家
  • 2019-10-25 16:53:17
 
楼主要搞输出多少的恒流源
liangxiao1994
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助理工程师
  • 2019-10-25 17:08:28
 
60W左右的,大佬看出哪错了吗

liangxiao1994
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LV3
助理工程师
  • 2019-10-25 17:23:59
 
60W 15V输出的
blueskyy
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总工程师
  • 2019-10-25 17:29:30
 
眼花,看错 ~
liangxiao1994
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助理工程师
  • 2019-10-25 17:42:26
 
那您的意思是没有错吗
nc965
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  • 2019-10-25 19:02:37
 
他告诉你虚短虚断的意思是:那不是实短实断。

先考察你的U2A,2、3脚什么电平?358能运行?

liangxiao1994
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助理工程师
  • 2019-10-26 09:44:48
 
大佬,我明白虚短虚断的物理意义,不是实短实断。虚短的是负反馈中两端输入存在差异时反馈电路将使压差为0,虚断的意思是输入端的阻值非常大可以看作断路。我U2A的2脚负端输入是检流电阻分得的电压,3脚正端输入是431稳压源出来的一个基准电压,这样358为啥不能工作呢?请大佬明示呀
nc965
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版主
  • 2019-10-26 21:58:25
 
只要你考察了7楼第一个问号:U2A的2、3脚(分别各是)什么电平?---- 请精确到mV
自然就明白了7楼第二个问号,358能(不能)运行?也能明白虚短虚断的含义 ----可按2、3脚之间每1mV电位差被放大1万倍(的直流增益)考虑运放输出电压,请精确到0.1V。
qlhuang
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高级工程师
  • 2019-10-25 21:16:22
 
你的参考电压 选的是个动态的电压?
liangxiao1994
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助理工程师
  • 2019-10-26 09:31:48
 
不是,是从431搭建出来的电压,不是动态的
树荫下面好乘凉
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LV6
高级工程师
  • 2019-10-25 22:45:52
 
LM358的IREF脚设置有问题。你本意是想设置个基准电压,然后通过一个固定电阻R32形成一个固定电流,作为3脚的基准电流,进行比较。但是你2脚电位就不是0,会随着你输出电流的变化而变换,所以你的基准电流就不准。你可以参考一下峰值电流控制模式形成占空比的那个原理,看看峰值电流模式是如何采样电流的,移植过来。你2脚已经是采样电流了,把3脚设置成基准电压就可以了。采样电阻R106上的电压和3脚基准电压比较就可以实现恒流控制了。个人愚见,如有错误,望不吝赐教。
liangxiao1994
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助理工程师
  • 2019-10-26 10:03:01
 
IREF脚是一个基准电压哟,是从431出来的一个基准电压。和2脚的采样电压相比较,确实是像你说的这么做的

hpf0532
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副总工程师
  • 2019-10-26 09:55:49
 
电流给定是不是太大了?采样电阻电压是多少?
liangxiao1994
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助理工程师
  • 2019-10-26 10:06:14
 
应该不是电流给定太大了,因为实际采样电阻我还没确定取多大,采样电阻电压我先设2.5V,基准电压也是2.5V

hpf0532
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LV8
副总工程师
  • 2019-10-26 11:02:45
 
采样电阻2.5V功耗是不是太大了
liangxiao1994
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助理工程师
  • 2019-10-26 11:26:59
 
是有点大,这样算起来检流电阻上的功耗很大,我打算基准电压再分压调低一些,但是这不是还没确定参数原理上就被指出有问题了,现在不知道恒流环问题到底在哪
晨光o夕阳
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LV8
副总工程师
  • 2019-10-26 11:03:31
 
60W,15V  4A?0.1R   0.4V  基准多少的呀?TL431能出0.4V?
liangxiao1994
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助理工程师
  • 2019-10-26 11:29:21
 
431出不了0.4V,最低2.5 V 。可能之后确定参数会将基准电压再通过其他办法调低,但是现在有人指出我恒流环在原理上就错了,我看不出那块错了,大佬能看出来吗?求指点
greendot
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  • 2019-10-26 15:22:28
 
把R37和R38短路就是。
liangxiao1994
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助理工程师
  • 2019-10-26 15:34:58
 
不对啊大佬,R37和R38短路那不是变两个恒压环了吗

greendot
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专家
  • 2019-10-26 15:48:04
 
怎会呢?
liangxiao1994
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助理工程师
  • 2019-10-26 16:03:00
 
能详细说说吗大佬,我不是很明白你的意思
greendot
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专家
  • 2019-10-26 16:07:22
 
只讲电流环,把R38短路。(假设任何时间只有一个环在工作)。
liangxiao1994
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助理工程师
  • 2019-10-26 16:13:05
 
恕我愚钝,把R38不是在电压环上面的吗
greendot
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专家
  • 2019-10-26 16:16:36
 
Sorry,是R37。LZ知道问题所在吗? 有R37,采样电压就不等于Iref了。同样,有R38,输出分压就不会等于Vref.
liangxiao1994
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助理工程师
  • 2019-10-26 16:21:43
 
这是为啥呢?为什么说和虚短虚断有关系呢?求解释大佬
greendot
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专家
  • 2019-10-26 16:39:28
 
正常工作时,运放的两个输入端的电压一定是相同的(假设理想运放),就像两个输入端是短路的,此所谓虚短。现在明显地,采样不等于参考。
liangxiao1994
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助理工程师
  • 2019-10-26 16:51:47
 
是相同的呀,先不考虑R106上的功耗,假如我IREF为2.5V,那我把R106改为1R,恒流电流2.5A的时候不是相同吗

greendot
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专家
  • 2019-10-26 17:01:16
 
R37上就无压降?
liangxiao1994
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助理工程师
  • 2019-10-26 17:09:28
 
虚断呀,我的理解是理想运放情况下R37左边那头的负端输入阻值无穷大,那流过R37上的电流无穷小,等同断路,那R37上的电压不就是非常非常小吗,那这样的话R37左右两端的电压不是几乎相等吗?我的理解是这样,大佬看看是这样不
greendot
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  • 2019-10-26 17:19:19
 
除了流入运放的是零,那流经C24,C25,R23那堆也是零?
liangxiao1994
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助理工程师
  • 2019-10-26 17:47:40
 
那您的意思,我R37应该去掉或者直接短路吗
greendot
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专家
  • 2019-10-26 18:01:07
 
是的。您的前辈可能不同意。
liangxiao1994
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助理工程师
  • 2019-10-26 18:13:26
 
感谢大佬,为啥不同意呀
greendot
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  • 2019-10-26 18:34:19
 
前辈可能有别的想法呢。
greendot
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专家
  • 2019-10-27 17:43:21
 
话又说回来,有R38也是可以的,只要经过R38的电流不大,降压很小,尤其是现在2类补偿,DC电流是不能通过R38的,R38的DC压降=0,R106的压降DC值仍是Iref 。
blueskyy
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总工程师
  • 2019-10-29 08:32:00
 
有R37,采样电压仍然等于Iref。
有R38,输出分压仍然等于Vref 。
否则,直流积分不会停止 ~
五六电源
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LV8
副总工程师
  • 2019-10-26 15:45:25
 
逻辑没错。
输出恒流25A左右吗?
哦,不对,TL431旁边两个0R,那里没有电压了。
liangxiao1994
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LV3
助理工程师
  • 2019-10-26 16:02:18
 
很多参数我都没有写上去的,现在就是说恒流环那块逻辑上有错误,我看不出来,大佬能看出来吗
五六电源
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LV8
副总工程师
  • 2019-10-26 17:27:59
 
上边说过了,逻辑没问题。
liangxiao1994
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助理工程师
  • 2019-10-26 17:52:20
 
但是按照楼上greendot大佬的说法,还是有错误的啊,我晕了,大佬能解释解释不?
五六电源
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LV8
副总工程师
  • 2019-10-26 18:48:27
 
R106上电流越大,U2A输出电压越低,光耦驱动越强,初级COMP脚电压越低。
逻辑没有问题,至少不是反的。
能源消耗
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LV10
总工程师
  • 2019-10-29 08:32:29
 
你没有明白NC965板主的说的意思,   258 DE uU2组电流比较器, 参考电压VREF 2.5v太高了, 从电流采样电阻两端在你最大输出电流时,得到的电压远远比2.5V低,  所以电流比较器无法做到限制电流,等于摆设。  

解决办法是2.5V  经过R  、 R 分压,电阻分压的中点连接3脚 ,这要通过计算。   例如:输出电流10A   采样电阻0.1R    ,U=IR    10*0.1 =1V    。那么3脚比较电压设定为1V       ,  2.5V经分压电阻取   R1、//  R2 .    2.5K// 1k     的意思。   

另外要注意采样电阻的功率损耗问题,  电阻值取大了,功率要足够,但损耗大,。  电阻功率计算;    I平方*R       10*10* 0.1=10W   ,很明显,这电阻值大的太多。   取0.01欧姆 (10毫欧) 时,   10A输出,  采样电阻损耗为1W  。    但问题来了,  采样电阻得到的电压只有10*0.01=0.1V,  
那么分压电阻就要改变为25K/1K  .. .    。当采样电阻取值越低时,优点是 电阻功率损耗变小,   得到的采样电压会很低,   比较器的比较电压也要一样的低,这就要求器件精度和比较器的特性的苛刻,以及抗干扰变肉问题。  因此,就需要在前面要加一级采样电流放大。  这就是普遍加入电流放大器的原因。


blueskyy
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LV10
总工程师
  • 2019-10-29 09:09:50
 
哪来的比较器?
nc965
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版主
  • 2019-10-29 20:11:17
 
逻辑问题
1、虽然你没有注明,但估计你是在对(假定charge_12V是)输出电压及其电流的控制,两个运放都是反向输入,电压的信号逻辑应该与电流信号的逻辑相同,高电平起控。这决定了你的输出端子的负不能为地,这样
U2A的2脚得到的信号才(与电压一样)是正逻辑(此贴正在讨论: 电流取样点以及共地点)。
2、D10\D11的逻辑是“或”的关系,有点问题,一是没有主次,二是除非能排除“与”的工况,否则存在失控的风险。
电路问题
3、R37是必须的,它是限流电阻。须知输出是可能短路的,短路时R106端电压可能等于(或高于----谐振时)输出电压,U2A的2脚多半承受不起的,一般都需对其电压钳位,这里就需要(增加至少)一个钳位(或者齐纳)二极管,而R37的最小值(最大值再议)就受到此二极管电流(和热)耐量的限制。楼上有人叫你拿掉R37,那是忽悠。
4、LM358是经典运放,经典与老式也是同义词,意思它既不是CMOS也不是轨到轨,输入电压不能太低也不能太高,在Vee和Vcc范围内大约至少需2V左右的
(非线性区)余量。而你的主要问题就出在这2V上。
5、3脚按431给2.5V参考电压(大于2V),这应该刚好。2脚呢?按虚短的概念,也应该为2.5V它才是运放,对于如图0.1R的采样电阻要得到2.5V就是25A电流起控值和63W采样损耗。虽然信号在本质上就是能量转换,但你这能耗也太大了不是?于是降低采样能耗成了当务之急:

6、采样能耗能降低到多少呢?按运放失调电压典型值2mV计,采样电压至少增加一个数量级才能确保精度,典型值50mV,不宜再少。由此得到采样电阻的最小阻值和最小散热封装。
7、显然,50mV是基于采样精度和采样能耗最小化的考虑,但远不能满足2脚2.5V的电压规范,你得想办法衔接这个电压。你百思不得其解的就是这里。
8、怎么衔接?


*停顿一下,有跟帖再续*


LKF530
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LV4
初级工程师
  • 2019-11-1 22:38:06
 
那这样只能换低基准运放,减低2.5V基准电压?
nc965
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  • 2019-11-2 09:39:26
 
你这基本思路是对的,但实施起来有问题,都说431的2.5V基准太高,于电流采样不利(其实这是误区),于是出现1.25V的芯片,甚至还有0.9V的,但50mV的肯定没有,即使有,60mV咋办?-50mV咋办?因此,终归还得想办法衔接。
8、怎么衔接?其实很简单,你只需把R31接到2脚即可,假设431获得的基准(Verf)为2.5V,R31=R37,则2脚电平则提高到2.5V的一半(1.25V),而50mV的电流采样信号幅度(传递到2脚时)则减半(25mV)。于是,你可以按这个思路继续衔接,直到2脚得到2.5V(超过上述2V)为止。
9、显然,按上述操作,Verf要5V才行,于是3脚也需要分压,才能与2脚虚短,得到相同的2.5V,才算完全衔接。
10、能不能用12V的charge_12V分压来衔接2个脚的2.5V呢?理论上可以,并没有R31必须与R37相等的机制,Verf也不是必须5V,12V也行(一般上拉电阻应大于下拉电阻,才能使50mV信号幅度不至于被上拉电阻旁路太多)。
11、charge_12V电压分压,理论上可以,但实际上不行。不行的原因是charge_12V电压也可能有50mV的电压变化,传递到2脚也会被视为电流采样信号处理,岂不傻眼?
12、于是,2、3脚的虚短电平只能由同一个精密基准电压Verf分别获得(这是设计要点),而且分压电阻参数也要尽量对称,才能消除共模误差。
13、你现在终于(才能)可以开始设计了

nc965
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  • 2019-11-3 09:11:10
 
大致这样就可以了:


如果有条件,8脚也用7.5V的Verf供电(电流未知,R28要重算),就更完美了。
dw772
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  • 2020-3-7 13:57:33
 
为啥楼主半路断了,怎么不按这个方法验证一下继续啊
deep_thought
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副总工程师
  • 2020-3-9 16:16:49
 
没记错的话,LM358是下轨轨到轨的,直接分一个0.1V左右的电压给IREF就好了。
而且你这个电路还有几个新问题,4个分压电阻的误差会比电流取样电压还高。实际的4.7V稳压管等同于一个理想的4.7V稳压管并联一个较大的电阻,分流不可忽视。
a2350361878
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LV6
高级工程师
  • 2020-3-9 09:11:21
 
2、D10\D11的逻辑是“或”的关系,有点问题,一是没有主次,二是除非能排除“与”的工况,否则存在失控的风险。

请问李版怎么避免D10/D11工作在与工况呢,还有什么是主次? 不懂,望赐教。
nc965
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  • 2020-3-9 09:39:05
 
排除D10/D11工作在“与”的工况是指:你要考虑D10/D11同时起作用(既过压也过流)以及同时都不起作用(既没过压也没过流)的工况有没有可能发生?有什么冲突以及不利后果没?

逻辑主次是指:是否需要D10/D11中某个因素一直起作用(为主),而另一个因素仅在特定情况下起作用(为次)。
hpf0532
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  • 2020-3-9 09:44:51
 
D10、D11这样用没问题的,TI的demo电路就是这么用的
nc965
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  • 2020-3-9 09:46:57
 
多数情况下没问题,但你要排除特殊情况。
hpf0532
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  • 2020-3-9 09:47:23
 
具体呢,想不到这种特殊情况
nc965
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  • 2020-3-9 09:52:01
 
比如开机输出电压还没有建立,比如输出短路输出电压连同副边VCC瞬间消失,比如输出短路状态开机。
hpf0532
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  • 2020-3-9 10:02:19
 
短路这种情况需要初级互感器逐周期限流保护吧,靠环路根本来不及调整
nc965
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  • 2020-3-9 10:05:11
 
来不及也有后果吧,等反应过来它是什么状况,就是你需要考虑的

hpf0532
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  • 2020-3-9 10:09:49
 
如果次级用辅助电源那电流环限流电压环饱和。如果次级用输出电源供电那两个环都没法工作,还是初级的互感器在限流
nc965
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  • 2020-3-9 10:12:25
 
短路是允许退出的,你不反对吧?
比如瞬间退出短路它什么反应?如何重新进入环路控制?
比如缓慢地退出短路它什么反应?你不能反对用户这样的负载吧?它如何重新进入环路控制?
比如短路只退出一半,只退到你最不希望的位置,它什么反应?
a2350361878
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  • 2020-3-9 13:35:47
 
如果我副边VCC跟基准供电是另外一个开关电源供电的,是不是没有这种问题
nc965
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  • 2020-3-9 15:39:00
 
如果副边VCC跟基准供电是另外一个开关电源供电,只能说规避了这一个问题,你可以恒流到底,但是否规避了所有问题,还得论证。
a2350361878
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  • 2020-3-9 13:50:37
 
我调试的时候在电子负载“电阻档”恒流模式下出现:电压低于4V以下恒流就失恒了,应该是你所说的同时都不起作用(既没过压也没过流)的工况”
我想避免这种情况用那种方法好呢?
1.用一个光耦+431去检测副边的电压,当电压低于4V我就关闭L6599
2.光耦发光二极管电流不够,用副边供电+外接供电(另外发帖子别人回复我的)

a2350361878
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  • 2020-3-9 15:23:36
 
这样可行吗
nc965
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  • 2020-3-9 15:40:48
 
根本措施是独立VCC供电
a2350361878
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  • 2020-3-9 16:02:24
 
你的意思是指光耦?

nc965
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  • 2020-3-9 16:09:47
 
指整个副边IC的供电,包括光耦
a2350361878
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  • 2020-3-9 16:34:38
 
如果整个副边都是独立VCC供电的话,短路开机直接输出0.65V  功率仪显示40W左右,我觉得还是要加低压保护
nc965
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  • 2020-3-9 16:38:02
 
你都直接干了?神勇,考察0.65V恒流环是否还在起作用?
a2350361878
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  • 2020-3-9 16:48:09
 
别笑我。。。恒流环应该还是起作用了,拿镊子短的。 (以前修电池车充电器,忘记拔电池那头,镊子放电,镊子尖尖的那头直接融化了... 也还好是镊子放的电)
用电子负载0欧姆档试过,确实恒流环在工作。....
nc965
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  • 2020-3-9 16:49:45
 
电流环起作用的特征是电流不变,即使输出仅0.65V。难道你的恒流值是40/0.65=61A?
a2350361878
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  • 2020-3-9 16:54:21
 
电源转换还有个效率值啊/  40W是指的AC的功率
a2350361878
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  • 2020-3-9 16:54:57
 
恒流14.7A
nc965
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  • 2020-3-9 17:35:02
 
如果输出短路还是14.7A,就OK了,比短路保护好。
a2350361878
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  • 2020-3-9 18:06:28
 
为什么,如果我开机时输出时一直短路,那能量去那里了,肯定是变成热量了,短路那个点  或者电流取样电阻会冒烟吧? (涉及到安全问题)。
假设如你所说如:果输出短路还是14.7A,就OK了,比短路保护好。那市面上一般的恒流电源都是有个工作电压范围的,如10V-15V。那设立这个工作电压范围用意是什么?(是避开开关电源工作在低效率工作区间?)
nc965
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  • 2020-3-9 18:31:58
 
如果电流取样电阻是按14.7A设计的,它就不会冒烟
一般的恒流电源的工作电压范围如10V-15V,那是他无法(或者不需要)做到低于10V还能恒流。

a2350361878
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  • 2020-3-9 18:53:23
 
那刚好短路的点无法吸收这6W的功率呢
nc965
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  • 2020-3-9 20:00:02
 
已经很好了
a2350361878
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  • 2020-3-9 17:07:01
 
请问这样可行吗,避开不想要的工况,右图是否能实现功能
nc965
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  • 2020-3-11 09:38:41
 
右图Q1不过是个反向器,与下图等效:


a2350361878
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  • 2020-3-9 17:11:27
 
LINE脚低于1.25V关闭输出
nc965
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  • 2020-3-11 09:43:08
  • 倒数10
 
431有最小电流和最低电压限制,不能完全饱和截止,不太适合做阈值比较器使用。
a2350361878
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  • 2020-3-13 14:59:40
  • 倒数9
 
现在打算这么用,拿洞洞板试了下,能避开电源低电压的时候恒流失衡就可以。
就是延时那里要调整好才可以,要不然一开机光耦还没亮Q8就直接导通,把LINE脚电压拉低,导致开关电源直接锁死了。
低于5V直接关闭了,也能避开了431的最低电压。
nc965
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  • 2020-3-13 19:06:11
  • 倒数8
 
这图的Q8又是一个反向器,又可以按同样的办法简化省去。

a2350361878
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  • 2020-3-14 08:27:08
  • 倒数7
 
电源正常高于5V的时候光耦是亮的,也就是说ce是一直导通的。R61会影响LINE脚的分压吧?
不理解你的原理图,请你分析下
nc965
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  • 2020-3-14 08:49:46
  • 倒数6
 
你的图:电源正常高于5V的时候光耦是亮的,光耦是导通的,因此Q8是截止的,LINE输出高电平
我的图:电源正常高于5V的时候光耦是亮的,光耦是导通的,因此LINE输出高电平
理解了吗?
a2350361878
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  • 2020-3-14 10:02:44
  • 倒数5
 
这样子不行,刚试了。LINE位置的电压一直5~7V跳动,应该与你电解电容负极放位置有关,负极为什么要放在LINE处?
LINE处的电压原来是由分压所得的,电源正常时LINE处的电压正常是比1.25V高一点点,你原理图的接法R61那个10个电阻首先会影响分压,第二你这样会把电流引到LINE处。
我Q8的用意是想把15V跟LINE的分压电压隔开。
nc965
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  • 2020-3-14 11:47:59
  • 倒数4
 
为什么你要那样用,我真不知道,你为啥要在光耦上并个电解?我只不过原样挪过来。
a2350361878
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  • 2020-3-14 13:13:32
  • 倒数3
 
延时电路,你挪了就不一样了
nc965
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  • 2020-3-14 14:42:56
  • 倒数2
 
就光耦并电解而言,完全等效。至于光耦的另外一个负载(即R62+be)的影响,你可以调整电解容量等效之。
a2350361878
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  • 2020-3-14 16:35:39
  • 倒数1
 
不调了,赶着布线了。 谢谢你的指导
a2350361878
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  • 2020-3-9 16:48:41
 
想试试短路保护
a2350361878
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  • 2020-3-9 16:37:51
 
所以恒流电源还是要给一个电压工作范围给他
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