采用截流式恒功率电动自行车用6N60的充电电源优化方案

正反馈恒功率开关电源也称截流式恒功率开关电源。恒功率电路有4个工作区：恒流区、恒压区、电流反馈区和自动重新启动区。它的特点是：一旦电源发生过载，输出电流I_o随着输出电压V_o的降低而减小或不变，从而对负载和开关电源起到保护作用。另一方面，正反馈恒功率开关电源在输出电压下降时，输出电流I_o却维持不变，可将下降电压控制在安全区内。

由图5-18可知，V_o-I_o输出特性划分4个工作区。

如图5-19所示，当输出充电电流大于极限电流I_LM时，电流在R₈上的电压降加大，由IC_2B、VT₄、LED₂、R₁₄、R₁₃、R₁₈、R₂₀、R₂₁组成的电池充电电路具有恒流输出的作用。加大了的高电压由R₂₁送到IC_2B的反相输入端3脚，而同相输入端由R₁₄、R₁₃分压提供比较电压，此时2脚电压大于3脚电压，1脚输出高电平，由R₂₀向VT₄提供驱动电流，使VT₄导通，LED₂（红色）被点亮，表示电池处于充电状态。同时由1脚输出的高电平加到IC_2A的反相输入端6脚上，而同相输入端5脚同样由R₁₄、R₁₃分压提供电压，因6脚电压大于5脚，因此7脚输出高电平，高电平通过VD₉、R₁₉加到TL431的RFE稳压端，与原来2.5V基准电压相加，提高输出电压，使输出电压V_o处在恒压区，同时输出电流保持恒定。而当电池电压充满时，在R₈上的电压降低（或为零），这时IC_2B的1脚输出低电平，同样IC_2A的7脚输出低电平，通过VD₉使VT₃导通，LED₁（绿色）被点亮，表示电池电压被充满。同时7脚输出的低电平与IC₃的基准电压高电压相减，使IC₃的基准电压回到2.5V，保持输出电压V_o不变，同时向负载输出的电流为零。R₉、IC₁是恒压控制区的另一组控制元件。当电路输出电流增加时，通过R₉使IC₁的发光二极管的发光强度增大，经过接收晶体管转换为调制信号电压，使晶体管VT₁的基极电压上升，集电极电压下降，促使VT₂门极电压下降，源极电压上升，由变压器一次绕组L_p、电容C₄以及MOSFET振荡电路的工作频率上升，经变压器TR₁的电能传递，使变压器二次感应电压上升，再经过VD₇整流，C₆、C₇、L₁组成的π型滤波降低了的V_o输出电压上升，使V_o得到稳定。

图5-18 电流正反馈恒功率输出特性

当电源用于工业自动化控制、医疗卫生器械时，恒功率控制将按图5-18曲线走势。

当输出电流I_o等于极限电流I_LM时，电流正反馈在IC₂的控制下进行有序的工作，并在正反馈过程中I_o随着V_o的降低而减少。IC_2B和IC_2A，如同推挽一样，由输出电流I_o的波浪起伏，而输出电压保持稳定，这就是电流反馈区。

当输出电流I_o低于设计电流值I_{o min}，电路检测单元立即命令开关管停止工作，关闭输出，由电流反馈进行重新启动工作区，这时光耦合IC₂电流比较控制单元处在待机状态。

偏置电阻的计算

设负载电阻为0.5Ω，短路电流I_ss=3.1A，设电路极限电流I_LM=2.4A，V_R8=0.65V。

发光二极管限流电阻R₉的计算

发光二极管在电流传输比（CTR）为120%的光耦合器LED所需的工作电流I_F=12mA，则

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图5-19 电动自行车6N60充电电源

R₉取1.8kΩ。

反馈控制电阻R₁₂的计算

反馈电流

式中，V_D8为VD₈正向导通电压。

R₁₃、R₁₄电阻比值的决定

流过电阻R₈的最大压降V_R8=I_oR₈=2A×0.27Ω=0.54V

设R₁₃为1kΩ固定电阻，则

则（30-0.54）kΩ＜0.54R₁₄，R₁₄＞54.55kΩ≈55kΩ

这样电源以2A最大电流充电时，V_R8＞取样电压，保证电路在充电时红灯亮，输出电流在恒流区。