CN208028767U - 恒流电源装置和恒流电源*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种恒流电源装置和恒流电源***，属于电源技术领域，该恒流电源装置包括用于与外部工频交流电连接的交流滤波电路；用于与外部电流控制信号和外部脉宽控制信号连接的变频开关控制电路；与交流滤波电路连接的整流电路；与整流电路连接的直流滤波电路；与变频开关控制电路和直流滤波电路连接的开关电路；与开关电路连接的变压器匹配电路；与变压器匹配电路连接的高频整流滤波电路。本实用新型用大功率开关电源原理，将工频交流电直接转换成脉冲或连续恒流输出，通过变频开关控制电路实现稳流输出，实现恒流电源，实现开关电源脉冲或连续恒流输出，负载范围宽，效率高，稳定性好，抗干扰强，安全性强。

Description

恒流电源装置和恒流电源***

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，特别是指一种恒流电源装置和恒流电源***。

背景技术

开关电源(Switching Mode Power Supply)，又称交换式电源、开关变换器，是一种高频化电能转换装置。其功能是将一个位准的电压，透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流。开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。

随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。

开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在安防监控，节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。

恒流电源与稳流电源意思接近，就是指电源输出的电流大小是恒定不变的，不会随着电压的变化而变化，但是现实生活中，常见的多是恒压电源，恒流电源不常见。恒流亦可叫稳流，意思相近，一般可以不加区别。与恒压的概念相比，恒流的概念就难于理解一些了，因为日常生活中恒压源是多见的，蓄电池、干电池是直流恒压电源，而220V交流电，则可认为是一种交流恒压电源，因为它们的输出电压是基本不变的，是不随输出电流的大小而大幅变化的。

目前恒流电源或脉冲形式的恒流电源全部采用前级是稳压开关电源，后级采用恒流电路，这种电路存在负载范围变化对稳压开关电源和恒流电源要求较高，损耗大，效率低，由于存在2个独立的部件，结构不稳定，故障风险率会很高，可靠性差。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种恒流电源装置和恒流电源***，本实用新型实现开关电源脉冲或连续恒流输出，负载范围宽，效率高，稳定性好，抗干扰强，安全性强。

本实用新型提供技术方案如下：

一种恒流电源装置，包括：

用于与外部工频交流电连接的交流滤波电路；

用于与外部电流控制信号和外部脉宽控制信号连接的变频开关控制电路；

与所述交流滤波电路连接的整流电路；

与所述整流电路连接的直流滤波电路；

与所述变频开关控制电路和直流滤波电路连接的开关电路；

与所述开关电路连接的变压器匹配电路；

与所述变压器匹配电路连接的高频整流滤波电路。

进一步的，所述变频开关控制电路包括：

用于与外部电流控制信号连接的变频控制电路；

用于与外部脉宽控制信号连接的主控电路；

所述变频控制电路与所述主控电路连接。

进一步的，所述主控电路包括SG3525A芯片，所述变频控制电路包括LM393芯片。

进一步的，所述开关电路包括开关单元和控制单元，其中：

所述开关单元包括4支MOSFET；

所述控制单元包括2支MOSFET和与2支MOSFET连接的2支变压器。

进一步的，所述恒流电源装置还包括：

与所述交流滤波电路和变频开关控制电路连接的低压电源电路。

进一步的，所述低压电源电路为AC-DC开关电源。

进一步的，所述恒流电源装置还包括：

与所述高频整流滤波电路和变频开关控制电路连接的保护电路。

进一步的，所述保护电路包括过流保护电路、过压保护电路和温度保护电路。

进一步的，所述过流保护电路和过压保护电路包括LM393芯片，所述温度保护电路包括温度开关。

一种恒流电源***，包括前述的恒流电源装置，以及

与变频开关控制电路连接的电流控制电路、脉宽控制电路和使能电路，所述电流控制电路和脉宽控制电路分别用于产生外部电流控制信号和外部脉宽控制信号。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的变频开关控制电路根据外部电流控制信号输出的变频控制信号控制开关电路输出，通过变压器匹配电路实现电流输出恒定问题。本实用新型实现了用开关电源电路控制恒流输出的目的。本实用新型还具有连续电流输出或脉冲输出电流输出，通过外部的脉宽控制信号进行控制，实现了更广泛的应用。

本实用新型用大功率开关电源原理，将工频交流电直接转换成脉冲或连续恒流输出，通过变频开关控制电路实现稳流输出，实现恒流电源，实现开关电源脉冲或连续恒流输出，负载范围宽，效率高，稳定性好。并且工频交流电与脉冲或连续恒流输出完全隔离，具有抗干扰强，安全性强。

附图说明

图1为本实用新型的恒流电源装置的示意图；

图2为变频开关控制电路的示意图；

图3为变频控制电路的示意图；

图4为电流控制电路的示意图；

图5为开关单元和变压器匹配电路的示意图；

图6为控制单元的示意图；

图7为过压保护电路和过流保护电路的示意图；

图8为本实用新型的恒流电源***的示意图；

图9为脉宽控制电路的示意图；

图10为外部使能电路的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

一方面，本实用新型提供一种恒流电源装置，如图1所示，包括：

用于与外部工频交流电(如220V工频交流电)连接的交流滤波电路1；交流滤波电路能够防止电源被外界电网干扰，也有效防止电源干扰外界电网。

用于与外部电流控制信号和外部脉宽控制信号连接的变频开关控制电路2；变频开关控制电路产生开关信号和变频信号，并根据外部电流控制信号(0～4.5V)和外部脉宽控制信号调整输出开关信号，控制开关电路进行工作。

与交流滤波电路1连接的整流电路3；整流电路用于将工频交流电转换成直流电。

与整流电路3连接的直流滤波电路4；直流滤波电路用于将整流电路输出的直流电进行滤波。

与变频开关控制电路2和直流滤波电路4连接的开关电路5；开关电路用于将直流滤波电路输出的直流电，转换成高频电。

与开关电路5连接的变压器匹配电路6；变压器匹配电路用于将开关电路输出的高频电功率，再由次级线圈输出。变压器匹配电路根据不同的输出电器参数要求，会选用不同的参数。

与变压器匹配电路6连接的高频整流滤波电路7；高频整流滤波电路将变压器匹配电路的次级线圈输出的高频电装换成直流电，使输出电流达到平稳。

传统开关电源采用PWM脉宽控制，即通过调整PWM脉宽实现输出信号稳定，本实用新型采用与传统开关电源控制方式的不同地方在于控制方式采用PWM和频率同时变化方式。

由于稳压开关电源输出电压是恒定的，可恒流开关电源输出是电流是恒定的，由于输出电压与电流存在性质上的区别，不能沿用稳压电源采用的PWM脉宽调整实现，所以本实用新型并没有完全采用PWM控制，而是采用PWM和频率同时变化的方式。

本实用新型的变频开关控制电路根据外部电流控制信号输出的变频控制信号控制开关电路输出，通过变压器匹配电路实现电流输出恒定问题。本实用新型实现了用开关电源电路控制恒流输出的目的。本实用新型还具有连续电流输出或脉冲输出电流输出，通过外部的脉宽控制信号进行控制，实现了更广泛的应用。

本实用新型用大功率开关电源原理，将工频交流电直接转换成脉冲或连续恒流输出，通过变频开关控制电路实现稳流输出，实现恒流电源，实现开关电源脉冲或连续恒流输出，负载范围宽，效率高，稳定性好。并且工频交流电与脉冲或连续恒流输出完全隔离，具有抗干扰强，安全性强。

本实用新型中，变频开关控制电路优选包括：

用于与外部电流控制信号连接的变频控制电路，优选的，变频控制电路包括LM393芯片，如图3所示。

用于与外部脉宽控制信号连接的主控电路，优选的，主控电路包括SG3525A芯片，如图2所示。

变频控制电路与主控电路连接。

具体的，主控电路包括SG3525A该芯，用该芯片的第6脚和第3脚实现变频，变频信号控制由LM358芯片和LM393芯片实现控制。变频控制电路由LM393芯片和分立元件组成，由外部的电流控制电路(如图4，包括LM358)给入的0～4.5V外部电流控制信号给入LM393第2脚，电流输出滞后的反馈信号接入到LM393第3脚，由LM393第1脚输出，根据输出情况通过D06和R19调整Q5工作，经过R27和D07输出到SG3525A第6脚上实现变频(如图2)实现变频。电流输出超前的反馈信号经过R22和R23接入到Q06上再经过R25接到Q07上，通过R26、R27和D07输出到SG3525A第6脚上实现变频(如图2)实现变频。

频率变化最终会影响到变压器匹配电路，影响到输出变压器的输出效率，从而实现稳定电流输出的目的，达到用开关电源的原理实现了对恒流输出电流的要求。

进一步的，开关电路包括开关单元和控制单元，其中：

开关单元包括4支MOSFET，如图5所示；

控制单元包括2支MOSFET和与2支MOSFET连接的2支变压器，如图6所示。

SG3525A芯片产生开关信号(如图2)，通过2支金属氧化层半导体场效晶体管MOSFET(IRF630)驱动2支变压器(如图6)，通过4个相同的驱动电路驱动4支金属氧化层半导体场效晶体管MOSFET(IRFP460)驱动变压器匹配电路(如图5)。

作为本实用新型的一种改进，恒流电源装置还可以包括：

与交流滤波电路1和变频开关控制电路2连接的低压电源电路8；低压电源电路是辅助电源，用于恒流电源装置的低电压供电，提高电源的整体结构性和结构紧凑性，不用外部单独供电，电源的整体可靠性被提升，降低了电源的故障率。

优选的，低压电源电路为AC-DC小型开关电源。

作为本实用新型的另一种改进，恒流电源装置还可以包括：

与高频整流滤波电路7和变频开关控制电路2连接的保护电路9。

进一步的，保护电路9包括过流保护电路、过压保护电路和温度保护电路。当电源出现过流输出、过压输出和高温的问题时，有效及时保护电源，防止电源损坏。

优选的，过流保护电路和过压保护电路包括LM393芯片，通过LM393电压比较器，与基准电源进行比较，输出保护信号。高温保护通过温度开关实现保护信号。

具体的，本实用新型的过流保护电路是由一支LM393实现(如图7)，恒流输出的电压信号接入LM393第2脚，LM393的第3脚是参考电压，当恒流输出的电压信号过高时，LM393第1脚输出低电压，使Q17导通，通过D18和R75使LM393第2脚拉高电压，锁住电压保护，使此电路恒定输出保护信号，电压保护信号通过D19和R83接入SG3525A第10脚(如图2)，实现停止输出。

本实用新型的过压保护电路是由一支LM393实现(如图7)，恒流输出的电流信号接入LM393第6脚，LM393的第5脚是参考电压，当恒流输出的电流信号过高时，LM393第7脚输出低电压，使Q18导通，通过D20和R82使LM393第6脚拉高电压，锁住电流保护，使此电路恒定输出保护信号，电流保护信号通过D21和R83接入SG3525A第10脚(如图2)，实现停止输出。

另一方面，本实用新型提供一种恒流电源***，如图8所示，包括前述的恒流电源装置，以及：

与变频开关控制电路2连接的电流控制电路10、脉宽控制电路11和使能电路12，电流控制电路10和脉宽控制电路11分别用于产生前述的外部电流控制信号和外部脉宽控制信号。

优选的，本实用新型的电流控制电路(如图4)是由一支LM358实现，外部输入的0～5V信号给入LM358第3脚，经过1:1放大LM358由1脚输出，给入LM358第6脚，LM358经过与第5脚的参考电压比较使0～5V电压不能大于4.5V，从而防止输入电压过高，造成电源损坏。输出电压给入LM393第2脚(如图3)

本实用新型的脉宽控制电路(如图9)是由分立元件实现，当脉冲信号(PWMin)输入低电压或不输入时，通过分立元件使信号输入到SG3525A第10脚，实现停止输出。当脉冲信号(PWMin)输入高电压时，通过分立元件使信号输入到SG3525A第10脚，实现可以输出。当脉冲信号(PWMin)连续输入高电压时，电源持续输出电流不停止。当去掉R00时，电源会输出一个小的恒定电流，用于预热恒流负载。

本实用新型的外部使能电路(如图10)是由分立元件实现，当使能(OFF/ON)输入低电压时Q16截止工作，信号通过D17接入SG3525A第8脚(图2)，实现可以工作。当使能(OFF/ON)输入高电压或不输入时Q16导通工作，信号通过D17接入SG3525A第8脚(图2)，实现定制工作。

本实用新型的变频开关控制电路根据电流控制电路的电流控制信号输出变频控制信号，控制开关电路输出，通过变压器匹配电路实现电流输出恒定问题。本实用新型实现了用开关电源电路控制恒流输出的目的。本实用新型还具有连续电流输出或脉冲输出电流输出，通过脉宽控制电路的脉宽控制信号进行控制，实现了更广泛的应用。

本实用新型用大功率开关电源原理，将工频交流电直接转换成脉冲或连续恒流输出，通过变频开关控制电路实现稳流输出，实现恒流电源，实现开关电源脉冲或连续恒流输出，负载范围宽，效率高，稳定性好。并且工频交流电与脉冲或连续恒流输出完全隔离，具有抗干扰强，安全性强。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种恒流电源装置，其特征在于，包括：

用于与外部工频交流电连接的交流滤波电路；

用于与外部电流控制信号和外部脉宽控制信号连接的变频开关控制电路；

与所述交流滤波电路连接的整流电路；

与所述整流电路连接的直流滤波电路；

与所述变频开关控制电路和直流滤波电路连接的开关电路；

与所述开关电路连接的变压器匹配电路；

与所述变压器匹配电路连接的高频整流滤波电路。

2.根据权利要求1所述的恒流电源装置，其特征在于，所述变频开关控制电路包括：

用于与外部电流控制信号连接的变频控制电路；

用于与外部脉宽控制信号连接的主控电路；

所述变频控制电路与所述主控电路连接。

3.根据权利要求2所述的恒流电源装置，其特征在于，所述主控电路包括SG3525A芯片，所述变频控制电路包括LM393芯片。

4.根据权利要求1所述的恒流电源装置，其特征在于，所述开关电路包括开关单元和控制单元，其中：

所述开关单元包括4支MOSFET；

所述控制单元包括2支MOSFET和与2支MOSFET连接的2支变压器。

5.根据权利要求1-4任一所述的恒流电源装置，其特征在于，所述恒流电源装置还包括：

与所述交流滤波电路和变频开关控制电路连接的低压电源电路。

6.根据权利要求5所述的恒流电源装置，其特征在于，所述低压电源电路为AC-DC开关电源。

7.根据权利要求5所述的恒流电源装置，其特征在于，所述恒流电源装置还包括：

与所述高频整流滤波电路和变频开关控制电路连接的保护电路。

8.根据权利要求7所述的恒流电源装置，其特征在于，所述保护电路包括过流保护电路、过压保护电路和温度保护电路。

9.根据权利要求8所述的恒流电源装置，其特征在于，所述过流保护电路和过压保护电路包括LM393芯片，所述温度保护电路包括温度开关。

10.一种恒流电源***，其特征在于，包括权利要求1-9任一所述的恒流电源装置，以及

与变频开关控制电路连接的电流控制电路、脉宽控制电路和使能电路，所述电流控制电路和脉宽控制电路分别用于产生外部电流控制信号和外部脉宽控制信号。