原创 恒流和限流的区别–程控电源技术和应用（23）

     我们在文章 电源的“刹车系统2”（OCP）- 程控电源技术和应用（22） 谈到了电源的过流保护（OCP）和电流限制（Current Limited）。所谓的电流限制，就是在电源中设定一个电流的高限，一旦负载的电流过载，电源输出即可停留在这个设定的电流限定值。也在文章 程控电源技术和应用指南（3）- 恒压和恒流输出模式， 谈到了电源的恒流工作模式。在这篇文章中， 我们来谈一下恒流工作模式和电流的限制的区别。

  首先，我们先回顾一下具备恒压和恒流（CC/CV）工作模式的高性能电源。 在之前的文章中，我们谈过，安捷伦提供的所有高性能的可编程电源， 都可以实现恒压和恒流工作模式。这已经被实验室和工业界大量使用。在恒流工作模式中，通过调整电压来改变电流是无效的。 这是通过直接调整电流， 达到我们要求的输出值。 从表面上看， 尽管它们经常可以互换使用，但实际上，恒流模式与电流限制有着本质的区别。我看来看下面这张图， 从中回顾一下电源的恒压与恒流模式的输出特性。

图 1： 电源的CC/CV工作模式

   在图 1 中，根据设定的电压（Vset），设定的电流（Iset） 和负载的不同， 一个描述了五个工作点：

1. 开路（Open Circuit）， 负载电阻为无穷大： 输出电流 Iout = 0，Vout = Vset
2. 负载电阻 R_L > Vset/Iset 时：Iout = Vset/R_L，Vout = Vset

在以上这两个工作点，电源处于恒压（CV）工作状态，这是电源的输出电压就是设定电压。

3. 负载电阻 R_L = Vset/Iset 时：Iout = Iset，Vout = Vset

在工作点3，是CC/CV的工作交叉点， 电源在这个点上，可以进行CV/CC工作模式的瞬间切换。

4. 负载电阻 R_L < Vset/Iset 时：Iout = Iset，Vout = Iset*R_L
5. 短路（负载电阻为零）：Iout = Iset，Vout = 0

在这两个工作点，电源处于恒流（CC）工作状态，如果这个时候调整电压，电流将不发生变化。

一台具备CV/CC工作模式的高性能电源， 无论是作为电压源还是电流源使用，在各种模式下，都必须提供符合指标的性能。在 Rl=Vset/Iset 这个交叉点上， 电源处于CV 和CC模式的转换状态。 对于高性能电源，CC 和CV能瞬间转换。但要注意的是，对于理想的直流电源CV/CC 电源， 其CV 斜率为零（水平方向），表示CV 模式中输出电阻在零；而CC 斜率为无穷大（垂直方向），表示CC 模式中输出电阻为无穷大。如果每种工作模式的斜率越接近于理想状态的程度，那它们的负载调整率指标就更为出色， 输出也更将准确。 为使 CV 和 CC 模式都达到出色的性能， 就需要精心设计每种模式的控制环路，当然，根据我们的经验，这个控制环路的结构是非常复杂的。

恒压/限流电源 （CV / Current Limit）相比之下，性能比较差一些的程控电源或电压可调电源，  具备恒压工作模式，也有电流限限制能力，可以作为电压源使用，为能被测器件提供过流保护，同时又能保护电源自身。这种电源，我们也称为 CV/CL电源。 但这种电源是无法作为恒流源来使用。图 2 描述了 CV/CL 电源的典型输出特征。

图 2：CC/CL 电源的工作模式

        CV/CL 电源中的电流限制值可以是固定的最大值，也可以设定。CV 操作轨迹与图 1 中相同。但在电流限制值交叉点上，电压调整率有所下降，电压也开始下降。与 CV/CC 电源中的 CC 实际工作不同，CL 操作通常不包含明确定义的交叉点，并且不会对交叉点和短路点进行严格的调整。原因在于，相对于 CC 控制回路，CL 控制电路从本质上讲属于一种更为基础的电路。CL 仅用于过流保护，不同于 CC 操作。为此，正确使用 CL 的方法是将它的电流值设为略高于被测器件所需电流的最大值。这可以确保在正常负载的整个量程内具有出色的电压调整率。更多的基础型台式电源具备 CV/CL 模式，但不能用作电流源。

参考：安捷伦直流电源手册，应用指南 AN-90B，部件编号 5952-4020