恒压、恒流、恒功率电源

1、常见电源

　　（1）、电源是理想恒压源（最常见）
　　特点： 无论负载电阻怎么变，电源输出电压恒定，电流由负载决定。
　　算电阻的电压电流：
　　　　电阻两端电压：如果在并联支路，或就是直接接电源，那电压就是Us（由电源直接给定）。
　　　　流过电阻的电流：用I=Us/R（欧姆定律，电压源用电压算）。
　　　　关键约束：电流不能超过电源的额定电流，否则会烧毁或保护。
　　您就不能用“电源电流去算电压”，因为电流是待求的结果，不是给定的已知量。
　　（2）、电源是理想恒流源（例如LED驱动电源）
　　特点： 无论负载电阻怎么变（在允许范围内），电源输出电流Is恒定，电压由负载决定。
　　算电阻的电压电流：
　　　　流过电阻的电流：如果电阻串联在主回路里，电流就是Is（由电源直接给定）。
　　　　电阻两端的电压：用U=Is*R（电流源用电流算）。
　　　　关键约束：电压不能超过电源的“顺从电压”，否则电源无法维持恒流。
　　您就不能用“电源电压去算电流”，因为电压是待求结果。
　　（3）、电源有限功率运行/进入恒功率区（恒功率电源”在常规电路分析里非常少见）
　　很多实际电源（如可编程电源、电池充电器、光伏逆变器某段区间）有恒压/恒流/恒功率三段式特性。
　　这类电源在输出达到其最大额定功率后，会进入“恒功率区”：电压和电流都不再单独恒定，而是二者的乘积被限制在一个上限Pmax：U*I=Pmax。
　　对一个固定电阻R算该电阻的电压电流：
　　此时电源的输出电压和电流会被同时拉变，工作点由电阻的U=I⋅R 和电源的U*I=Pmax联立决定：

　　也就是说，在这个特殊区间，您确实是用“电源功率去算电压电流”。 但这只在电源确实进入恒功率限制、且电阻是唯一负载时才成立。
　　（4）、该用哪个量去算
　　我们可以把决定逻辑列成一个清晰的判断图：
　　（1）先看电源性质（谁是“因”）：
　　　　恒压源：输出电压U 是给定的“原因”，用它和R 去算I。
　　　　恒流源：输出电流I 是给定的“原因”，用它和 R 去算 U。
　　　　恒功率区：输出功率P 是给定的“原因”，用P和R去算U、I。

　　（2）再看电路结构（谁是“直接作用对象”）：
　　　　这个电阻是直接并联在恒压源两端吗（电压就是电源电压）？
　　　　是直接串联在恒流源回路里吗（电流就是电源电流）？
　　　　还是在一个复杂网络中，需要分压分流？那就用我上一轮说的方法。
　　两者结合，才能正确计算。
　　最后，如果在正常未限功率的恒压源下，您把电阻阻值变小，电流会变大，功率R 上升，直到触碰到电源的功率上限——这时它才自动转入第3种恒功率状态。所以您看，同一个电源在不同负载下，也可能切换角色。

2、恒压电源的计算

　　市电220V是恒压源。更准确地说，它是一个电压基本恒定的交流电压源，属于你问题里的第一种情况。下面我把它的特性和对你的问题的意义说清楚。
　　（1）220V为什么是恒压源？
　　电力系统设计的目标，就是保证用户端的电压有效值稳定在220V（现在国标是230V/400V，逐步过渡）附近，不随你家里开了多少电器而有剧烈波动。
　　电压恒定（近似）：无论你插一个手机充电器（几瓦），还是开一台空调（几千瓦），插座两端的电压依然维持在220V左右。
　　电流随负载变：你开多少电器，电网就给你供多少电流。总电流是各电器电流的叠加，完全由你的负载决定。
　　这正是恒压源的定义：输出电压恒定，输出电流由负载决定。

　　基本公式：
　　　　U=IR（欧姆定律，定义电阻的电压-电流关系）
　　　　P=UI（电功率的定义式，普适）

　　推导公式：P=I^2*R 和 P=U^2/R 都是把1代入2得到的，仅在纯电阻电路成立。

　　（2）220V绝对不是恒流源，也从来不是恒功率源
　　恒流源：是指无论你接多大电阻，输出电流不变。220V市电显然不是——你接个小电阻（短路），电流会“无限”大到跳闸。
　　恒功率源：是指无论负载怎么变，输出功率不变。220V市电更不是——你关掉家里所有电器，电网供出的功率就是零，它不会强行给你恒定功率。

　　（3）最大限流决定最大功率

　　你要区分“谁是限制的本源”和“谁是计算结果”。
　　对于220V市电系统，能量链是这样走的：
　　　　电压 U=220V 是系统强加给你的不变量；
　　　　你把一个电阻（电器）接上去，电流 I=U/R 是被动产生的；
　　P=U⋅I 是被算出来的结果。
　　那么限制在哪里？
　　　　限制不在“功率设定值”，而在导体本身能承受的电流上限。
　　　　是导体发热决定了电流的极限，然后这个极限电流再和固定电压一起“算出”了最大功率。
　　为什么是电流限制了功率，而不是反过来？
　　　　电流流过电线、空开、电表内部的线圈，会产生焦耳热 P损耗 =I^2R 线路。
　　　　这个发热只和电流的平方成正比，跟系统传输了多少有功功率没直接物理关系。
　　　　当电流大到某个程度，热量累积会使绝缘熔化、空开双金属片变形脱扣、电表线圈烧毁。
　　所以所有保护设备和线缆的标定值，本质上都是额定电流：