"LCC-LCC无线充电系统：恒流恒压闭环移相控制仿真与优化研究","LCC-LCC无线充电系统：恒流恒压闭环移相控制仿真与优化研究",LCC-LCC无线充电恒流 恒压闭环移相控制仿真 Simulink仿真模型，LCC-LCC谐振补偿拓扑，闭环移相控制 1. 输入直流电压350V，负载为切电阻，分别为50-60-70Ω，最大功率3.4kW，最大效率为93.6%。 2. 闭环PI控制：设定值与反馈值的差通过PI环节，输出控制量限幅至0到1之间，控制逆变电路移相占空比。 3. 设置恒压值350V，恒流值7A。 ,LCC-LCC无线充电; 恒流恒压闭环控制; 移相控制仿真; PI控制; 仿真模型; 效率93.6%; 输入直流电压350V; 逆变电路。,基于LCC-LCC拓扑的无线充电恒流恒压闭环控制仿真研究

LCC-LCC无线充电系统的恒流恒压闭环移相控制仿真模型及其优化方法。该系统基于LCC-LCC谐振补偿拓扑，利用Simulink仿真平台实现了对无线充电系统的建模与控制。文中具体阐述了系统的输入参数（如350V直流电压）、负载情况（50-70Ω切换电阻），以及最大功率和效率的表现。重点讨论了闭环PI控制策略的应用，通过设定值与反馈值的差值计算，经由PI环节处理后输出控制量，进而调整逆变电路的移相占空比，确保输出电压和电流的稳定性。此外，还设定了恒压值350V和恒流值7A，使系统能够在不同负载条件下维持稳定输出。最后，提供了部分Matlab代码片段展示PI控制器的工作流程。 适合人群：从事电力电子、控制系统设计的研究人员和技术人员，尤其是关注无线充电技术和Simulink仿真的专业人士。 使用场景及目标：适用于希望深入了解LCC-LCC无线充电系统内部机制的人群，旨在帮助他们掌握恒流恒压闭环移相控制的具体实现方法，提升对无线充电技术的理解和应用能力。 其他说明：文章不仅涵盖了理论分析，还包括具体的仿真模型构建步骤和代码实例，有助于读者更好地理解和复现实验结果。

### 双运放组成的恒流源-TI方案 #### 概述 在现代电子系统设计中，恒流源作为一种能够提供稳定电流输出的关键组件，在多种应用场合中扮演着至关重要的角色。本文介绍了一种利用双运放实现的高电压双向恒流源的设计方案，该方案由德州仪器（TI）的应用工程师John Caldwell提出，并首次发布于EN-Genius.net网站。通过结合具有宽输入共模范围的集成差分放大器与自举电源技术，这一设计不仅能够克服传统电路中的局限性，还能够在较宽的负载阻抗范围内实现线性工作。 #### 基本原理与结构 ##### 传统的Howland电流泵 传统的Howland电流泵电路是一种利用运算放大器和几个电阻来实现电压到电流转换的经典方法。如图1所示，当芯片内部的四个电阻值相等时，输出电流与输入电压之间的关系可以表示为： \[ I_{out} = \frac{V_{in}}{R} \] 这里的 \( R \) 表示内部电阻值。由于集成差分放大器内的电阻匹配度非常高，这种拓扑结构能够实现极高的输出阻抗。 ##### 局限性 然而，这种电路存在一定的局限性。大多数集成差分放大器被设计用于在36V的电源电压下工作，因此，尽管这些电路理论上可以提供所需的输出电流，但它们的实际性能受限于所能产生的输出电压范围。这意味着当负载阻抗增加时，输出电流可能会降低，无法达到预期的效果。 #### 高电压双向恒流源设计 为了解决上述问题，Caldwell提出了一个改进的Howland电流泵拓扑结构，通过结合具有极宽输入共模范围的集成差分放大器和自举电源技术，使得电路能够承受更高的电源电压。这样，即使在较高的负载阻抗下，电路也能保持稳定的输出电流。 ##### 自举电源技术 自举电源技术是通过在电源电压与负载之间引入一个额外的反馈回路，从而提高电源的有效电压范围。这使得电路能够有效地驱动高阻抗负载，同时保持线性操作特性。 ##### 实际应用示例 为了验证这一设计的有效性，Caldwell构建了一个能够线性地向10kΩ负载提供和吸收10mA电流的双向恒流源。该演示电路采用了低成本且易于获取的组件，展示了Howland电流泵固有的优异线性和瞬态响应特性，而无需使用专门的高压集成电路。 #### 结果与性能评估 实验结果表明，通过采用上述设计方案，电路不仅能够实现稳定的电流输出，而且在较高负载阻抗的情况下也表现出良好的线性度和快速的响应时间。此外，由于没有使用专用的高压集成电路，这种设计还具有成本效益的优势。 #### 结论 通过将集成差分放大器与自举电源技术相结合，John Caldwell提出的高电压双向恒流源设计方案成功地克服了传统电路的局限性，实现了在较宽负载阻抗范围内稳定的电流输出。这种设计不仅适用于各种工业应用，而且由于其简单高效的特点，对于教学和研究领域同样具有重要意义。

双向DC-DC变换器（Buck-Boost转换器）仿真研究：电压源与蓄电池接口，双闭环控制实现恒流恒压充电与稳定放电,基于MATLAB Simulink的双向DC DC变换器（Buck-Boost转换器）的蓄电池充电与放电仿真研究,双向DC DC变器 buck-boost变器仿真 输入侧为直流电压源，输出侧接蓄电池 模型采用电压外环电流内环的双闭环控制方式 正向运行时电压源给电池恒流恒压充电，反向运行时电池放电维持直流侧电压稳定 matlab simulink ,核心关键词：双向DC-DC变换器; Buck-Boost变换器; 仿真; 直流电压源; 蓄电池; 电压外环电流内环双闭环控制; 恒流恒压充电; 反向运行; MATLAB Simulink。,双向DC-DC变换器仿真：Buck-Boost控制蓄电池充放电

随着电子技术的深入发展，各种智能仪器越来越多，涉及领域越来越广，而仪器对电源的要求也越来越高。现今，电源设备有朝着数字化方向发展的趋势。然而绝大多数数控电源设计是通过高位数的A/D 和D/A芯片来实现的，这虽然能获得较高的精度，但也使得成本大为增加。本文介绍一种基于AVR单片机PWM功能的低成本高精度数控恒流源，能够精确实现0～2A恒流。

### 三端可调恒流源LM334及其应用 #### 重要知识点解析： **1. LM334概述：** - **定义：**LM334是一款由美国国家半导体公司生产的三端可调恒流源器件，具备优秀的电流稳定性及宽泛的工作电压范围。 - **特性：**其电流比值调节范围广泛，动态电压范围大，仅需单个外部电阻即可设定所需电流，无需独立电源供电，能够承受反向电压，适合作为温度传感器使用。 - **应用领域：**包括低功率恒流参考源、偏置网络、锯齿波发生器、电涌保护、驱动和温度传感等。 **2. 恒流源原理与特性：** - **恒流特性：**在设定条件下，LM334能保持输出电流的稳定，不受负载变化的影响。 - **温度敏感性：**LM334具有与绝对温度成正比的敏感电压特性，这使得它能够作为温度传感器使用，尤其适用于远程温度测量，长线的串接电阻不会影响测量精度。 - **零温度漂移电路：**通过外接一只电阻和二极管，可以构建出零温度漂移的恒流源，从而实现更精确的温度补偿。 - **工作温度范围：**LM334系列器件的工作温度范围广泛，从-55℃至+150℃，适应不同环境条件下的应用需求。 **3. 应用实例——快速电阻测量：** - **传统方法局限：**普通数字万用表采用双积分式A/D转换器进行电阻测量，虽然具有高分辨率和强抗干扰能力，但转换速度较慢，不适合生产线上的大批量阻性元件测量。 - **改进方案：**利用LM334构建的快速电阻测量电路，能够显著提升测量速度，满足生产线效率要求。 - **电路原理：**在基本恒流源电路基础上，增加电阻和二极管形成零温度系数的恒流源，结合高速A/D转换技术，实现快速准确的电阻测量。 #### 详细解释： **1. LM334的关键优势：** - **宽工作电压范围：**LM334能够在较低至较高的电压范围内稳定工作，这意味着它能够适应多种不同的电源条件。 - **电流可调性：**通过调整外部电阻，可以轻松设定输出电流的大小，这一特性极大地扩展了它的应用范围。 - **温度补偿功能：**由于LM334具有温度敏感特性，通过适当的设计，可以构建出温度补偿电路，这对于需要精确控制温度的应用场合非常重要。 **2. 构建零温度漂移电路的方法：** - **理论基础：**LM334自身的电流会随温度变化，而硅二极管的正向偏压具有相反的温度系数。通过匹配这两个元件的温度特性，可以实现温度漂移的相互抵消。 - **电路设计：**在基本电路中加入额外的电阻和二极管，调整其参数，直到整个电路的温度系数接近零，从而实现零温度漂移的效果。 **3. 快速电阻测量技术的重要性：** - **提高生产效率：**在电子制造领域，生产线上的测试环节往往成为瓶颈。通过采用快速电阻测量技术，可以大幅提升测量速度，从而提高整体生产效率。 - **确保产品质量：**快速准确的测量不仅能够加速生产流程，还能确保每个元件的电气特性符合标准，保障最终产品的质量。 LM334三端可调恒流源凭借其独特的性能特点，在多种应用领域展现出卓越的表现。尤其是在构建高效、精确的测量系统方面，通过合理设计电路，可以充分发挥其优势，满足工业自动化和精密测量的需求。

PID恒流控制是一种广泛应用在工业自动化、电子设备和电源系统中的控制策略，旨在维持系统输出电流的稳定，即使面对各种扰动因素也能保持恒定。PID代表比例（P）、积分（I）和微分（D），这三种控制成分共同作用以实现精确的控制效果。 比例（P）部分是控制器对当前误差的直接反应，即输出控制信号与误差成正比。比例控制能够快速响应系统的偏差，但往往不能完全消除稳态误差。 积分（I）部分则关注误差的累积，通过不断积累过去的误差并将其转化为控制信号，积分控制可以消除稳态误差。然而，积分作用可能导致系统的震荡，因此需要谨慎调整。 微分（D）部分涉及误差的变化率，它提前预测未来的误差趋势，从而帮助系统更平滑地过渡到设定值。微分控制有助于减少超调和振荡，但过多的微分作用可能导致系统不稳定。 PID控制器的设计通常包括三个参数的调整：比例增益（Kp）、积分时间常数（Ti）和微分时间常数（Td）。Kp决定了比例控制的强度，Ti影响积分作用的时间尺度，而Td则影响微分作用的响应速度。这些参数的优化是PID控制器性能的关键，通常通过试错法或自动整定算法来完成。 在恒流控制中，PID控制器确保负载电流始终保持在设定值。例如，在LED驱动器中，PID恒流控制可以确保LED亮度一致，不受电压波动影响。在电源系统中，恒流控制可以防止过载，保护电路元件，并提高系统稳定性。 完整版----PID 恒流源控制的文档可能包含了以下内容：PID控制器的基本原理，PID参数的数学表达式，如何计算和调整PID参数，恒流控制的具体实现方法，以及实际应用中的案例分析。可能还包括PID控制器的软件实现，如PID算法的编程代码示例，以及如何在不同的硬件平台上集成和测试PID控制器。 PID恒流控制是通过巧妙结合比例、积分和微分控制来实现电流的精确调节，广泛应用于需要稳定电流输出的系统中，如电力电子、电机驱动和光学设备等。理解和掌握PID控制器的设计与优化对于提高系统性能至关重要。

在电子工程领域，运放（运算放大器）恒流源电路是一种常见的设计，它能够提供一个稳定的电流输出，无论负载阻抗如何变化。这个电路在众多应用中扮演着重要角色，比如模拟电路、电源管理、传感器接口以及精密测量设备等。下面我们将详细探讨运放恒流源的工作原理、设计要点及其实现方法。 一、运放恒流源工作原理 运放恒流源的基本原理是利用运放的负反馈特性，使其输出电压与输入电压保持一定比例，从而确保流过某个电阻的电流恒定。当负载阻抗变化时，运放会自动调整其输出电压，以维持通过负载的电流不变。典型的运放恒流源电路通常包括一个偏置电阻、一个反馈电阻以及一个负载电阻。 二、电路构成 1. 偏置电阻：为运放提供合适的偏置电压，确保其工作在线性区。 2. 反馈电阻：连接在运放的输出和反相输入端，形成负反馈网络，用于控制输出电流。 3. 负载电阻：实际需要恒定电流流过的电阻或负载。 三、设计要点 1. 选择合适的运放：运放应具有高开环增益、低输入偏置电流、低输入失调电压和低噪声等特性，以确保电流源的精度和稳定性。 2. 偏置电压：偏置电压必须保证运放在线性工作区间，一般由电源电压和偏置电阻决定。 3. 反馈电阻和负载电阻的选择：根据所需恒定电流I，反馈电阻Rf与负载电阻RL之间的关系为I = Vcc / (Rf + RL)，其中Vcc是运放的电源电压。 四、实现方法 常见的运放恒流源电路有以下几种形式： 1. 单电阻恒流源：仅用一个反馈电阻，简单但精度较低。 2. 差分对恒流源：使用两个运放和两个反馈电阻，提高电流源的精度和稳定性。 3. 带隙基准源恒流源：结合带隙基准电压源，提供温度补偿，实现更精确的电流源。 五、应用实例 在制造过程中，运放恒流源常用于测试设备，如测试晶体管的电流特性，或者在生产线上用于检测元器件的电流一致性。此外，它们还在传感器读出电路、电池充电器、电流驱动LED等领域广泛应用。 总结，运放恒流源电路是电子设计中的基础组成部分，通过巧妙地利用运放的负反馈特性，实现电流的稳定输出。理解和掌握运放恒流源的工作原理和设计方法，对于电子工程师来说至关重要，能够帮助他们在各种应用场景中灵活运用。

内容概要：本文详细介绍了LCC-LCC无线充电系统的恒流/恒压闭环移相控制仿真模型。该系统基于LCC-LCC谐振补偿拓扑，利用Simulink进行建模和仿真。系统输入直流电压为350V，负载为可切换电阻（50-70Ω），最大功率达3.4kW，最高效率为93.6%。文中重点讨论了闭环PI控制策略，通过PI控制器调整逆变电路的移相占空比，确保输出电压和电流的精确控制。此外，还设定了恒压值350V和恒流值7A，使系统能在不同负载条件下保持稳定输出。文中提供了部分MATLAB代码片段，展示PI控制器的工作原理及其在仿真中的应用。 适合人群：从事电力电子、控制系统设计的研究人员和技术人员，以及对无线充电技术感兴趣的工程专业学生。 使用场景及目标：适用于需要深入了解LCC-LCC无线充电系统工作原理和控制策略的研究项目，旨在提高无线充电系统的效率和稳定性。 其他说明：通过Simulink仿真模型，可以直观地了解无线充电系统的运行过程和性能表现，有助于进一步优化设计方案。

### 运放与三极管组成的恒流源详解 #### 一、电路概述 本章节主要探讨一种由运算放大器（简称运放）与双极性晶体管（BJT）构成的电压到电流（V-I）转换器电路，用于实现恒流源功能。这种电路能够向负载提供一个稳定且受控的电流，即使负载电压超过运放供电电压的情况下也能正常工作。 #### 二、设计目标与参数 - **输入电压范围**：0V 至 10V。 - **最大输入电流**：200μA。 - **最小输出电流**：0A。 - **最大输出电流**：1A。 - **电源电压**：Vcc = 15V，Vee = 0V。 - **负载电压**：Vload = 36V。 #### 三、电路结构与工作原理 该电路的核心在于利用了运放的负反馈特性与BJT的电流放大能力。具体来说： 1. **电阻分压网络**（R1 和 R2）：用于限制非反相输入端的最大电压，确保在满量程时传感器电阻 R5 的电压不会过高。 2. **传感器电阻**（R5）：低侧电流检测电阻，用于反馈负载电流的变化情况。 3. **补偿元件**（R3、R4 和 C1）：这些元件共同作用于确保电路稳定性。其中，R3 隔离 BJT 的输入电容；R4 提供直流反馈路径，直接连接到电流设置电阻 R5；C1 提供高频反馈路径，绕过 BJT。 4. **高增益 BJT**（T1）：采用高增益 BJT 减少运放的输出电流需求，提高效率。 #### 四、关键组件分析 1. **运算放大器（Op Amp）**： - 选用型号为 TLV9102，具有良好的线性度及宽频带特性。 - 在本电路中，运放工作在线性区域，确保输出电流的准确性和稳定性。 - 非反相输入端通过电阻分压网络接到参考电压，反相输入端通过负反馈网络连接到传感器电阻 R5。 2. **双极性晶体管（BJT）**（T1）： - 选用型号为 2N5686，具有较高的电流增益（hFE），从而降低对运放输出电流的需求。 - 其基极通过 R3 连接至运放的反相输入端，集电极通过负载电阻连接至 Vcc，发射极通过传感器电阻 R5 接地。 3. **传感器电阻**（R5）： - 选择较低阻值（例如 100mΩ），以减小功率损耗并增加负载电压的合规范围。 - R5 上的电压变化会直接反映负载电流的变化，通过运放的负反馈控制电路实现稳定的电流输出。 4. **补偿元件**（R3、R4 和 C1）： - R3 和 R4 构成的分压网络为 BJT 提供适当的基极电压，同时保证电路稳定性。 - C1 起到高频补偿作用，有助于提高整个系统的稳定性。 #### 五、设计步骤 1. **计算传感器电阻 R5**：为了最大化负载合规电压，并减少满量程时的功率损耗，应尽可能选择较小阻值的 R5。 2. **确定运放的负反馈网络**：通过调整 R3 和 R4 的阻值来优化闭环增益，确保电路在不同负载条件下的稳定性。 3. **选择合适的 BJT**：根据电路所需的电流放大倍数选择合适的 BJT 型号，以满足设计要求。 4. **补偿电路设计**：根据运放的具体型号及其数据手册中的建议，合理设计 R3、R4 和 C1 的值，确保整个电路的稳定性。 5. **测试与调试**：完成电路设计后，进行实际测试，根据测试结果调整电路参数，直至满足设计目标。 #### 六、总结 通过上述分析可以看出，运放与 BJT 组成的恒流源电路是一种简单有效的解决方案，能够在较宽的输入电压范围内实现精确的电流输出。通过合理选择元器件和精心设计电路结构，可以有效提高电路性能，满足不同应用场合的需求。