怎么知道是电压控制还是电流控制？

一、电压控制和电流控制的本质区别

（一）控制信号与被控制量的关系在电路中，电压控制和电流控制的本质区别在于控制信号与被控制量之间的关。对于电压控制型器件或电路来说，输出的特性受输入电压的控制；而电流控制型则是输出特性受输入电流控制。例如，场效应晶体管（FET）属于电压控制型器件，它的输出状态主要取决于输入电压的高低变化。像双极性晶体管（BJT）则为电流控制型器件，其输出状态取决于输入电流的大小。

（二）在工作原理中的体现

电压控制

在电压控制的电源系统中，如传统的电压模式开关电源，采用单个反馈环路，以输出电压为反馈信号。输出电压与参考电压比较，偏差信号经处理后与锯齿波比较产生控制脉冲。例如脉宽调制（PWM）型高频开关稳压电源，它对输出电压进行采样实行闭环控制，这个过程中关注的是电压的大小和稳定性。这种控制方式下，电源电路内的电流值通常没有直接参与控制过程，更多的是通过电压信号的调节来保证输出电压达到设定要求。

电流控制

电流控制型电路，例如电流反馈开关电源，具有独特的工作原理。这里的误差放大器用于控制输出电流而不是电压。以高频变压器原边输出电流为采样反馈信号组成电流闭环，同时有电压反馈信号组成电压外环。电压外环的输出偏差作为电流内环的给定，与电流反馈信号比较产生控制脉冲。在三相系统中的解耦控制时，每相电流的控制独立于其他相，这体现了电流控制的灵活性，它能够快速响应系统变化，减少不同相之间的影响，提高控制效率。

二、判断电压控制还是电流控制的方法

（一）根据电路元件

元件属性判断

某些特定元件的属性决定了控制方式。就像场效应管（FET）自身是电压控制型器件，当在电路中看到采用FET时，一般是电压控制在起作用。例如在MOS管的应用中，MOS管是通过加在输入端栅极的电压来控制输出端漏极的电流，是典型的压控流器件。它被用于电子设备中的放大、开关等功能时，电路是基于电压控制的原理。

双极性晶体管（BJT）为电流控制型元件，如果电路的关键控制元件是BJT，那么电路通常是电流控制型的，因为BJT的输出状态取决于输入电流大小，如在一些放大电路中利用BJT的电流放大特性来实现信号放大等功能。

电路元件符号判断

这是比较直观的方法。受控电流源和受控电压源的电路元件符号是不一样的，可以通过这个来判断类型。例如，在一个电路原理图中，如果表示电源的符号是一个传统的表示电压源的符号（如两条平行的长线，一端有正负极标识等表示电压源的常见符号），那么此电路部分可能是电压控制相关的；如果是类似箭头带圆圈等表示电流源的符号，则可能与电流控制有关。不过这种方法在复杂电路中可能会因为电路元件众多等原因有一定局限性，但对于简单电路的初步判断很有用。

（二）根据电路功能需求

从控制对象需求判断

如果需要精确控制电路中的输出电流，例如在电池充电过程中，为了防止过流，需要对电池进行精准的电流控制，采用电流控制就是必然的选择。在大功率电源、动力放大器等应用场景中，对输出电流的控制要求较高，往往采用电流反馈控制，因为电流反馈具有较好的均流特性，可以有效防止电流冲击，提高电路的稳定性。

当需要控制电路中的输出电压时，像在精密仪器、信号放大器、传感器等场景中，需要对输出电压进行高精度控制，就会采用电压反馈控制。电压反馈具有较高的精度特性，能够有效提高电路的稳定性和精度以满足要求。例如在一些需要稳定电压输出的电源供应电路为传感器供电时，会采用电压控制方式来确保传感器正常工作所需的精准电压供应。

从电路响应需求判断

如果要求电路能快速响应电压变化，例如在一些电网电压波动监测和快速调节的设备中，那么这个电路更可能是电压控制型的。因为电压继电器等电压控制相关的设备通常具有快速响应输入电压变化的能力，能够在毫秒级别对电压变化进行检测和响应，有助于快速对电网电压波动进行调节，维持稳定的输出电压等功能。

而对于需要对电流的快速变化进行响应的情况，比如在短路保护电路中，电路更倾向于是电流控制型的。电流继电器可以在毫秒级时间内对输入电流进行检测和响应，当检测到电流的异常快速变化（如短路时电流的急剧增大），可以迅速动作，实现对电路的保护，这基于电流控制的快速响应特性。

（三）基于反馈信号判断（关键判断方法）

电压反馈判断

若输出端反馈取样点跟输出在同一点，那么这个电路是电压反馈。简单来说，当反馈信号直接取自输出电压，将这个反馈电压与输入的参考电压进行比较产生误差信号反馈到输入端，从而控制输出电压的变化，这就是电压反馈的特征。

另外一种判断方法是负载短路法。如果将负载短路后，反馈信号变为0，则该电路为电压反馈。因为当负载短路时，输出电压为0，如果此时反馈信号消失，说明反馈是基于电压进行取样的，一旦没有了电压输出，反馈信号也就不存在了。在一些单环的电压反馈电路如电压型PWM开关稳压电源中，这种特性很容易观察到，它采用的就是以电源输出电压为反馈信号，与给定值偏差经处理后和锯齿波比较进行控制的电压反馈模式。

电流反馈判断

当输出端反馈取样点不与输出在同一点，则为电流反馈。例如在电流型控制的开关电源系统中，以高频变压器原边输出电流为采样反馈信号组成电流闭环，其反馈取样点是电流信号，不同于输出电压点。这种情况下，电流反馈信号用于控制电路的运行，通过改变占空比等方式调节电路中的电流大小。

同样利用负载短路法，如果将负载短路，反馈信号仍然存在，则是电流反馈。因为当负载短路时，虽然电压可能降为0，但有电流流过，若存在反馈信号，就说明这个反馈是基于电流进行取样的。

三、电压控制与电流控制的特征和识别方法

（一）电压控制的特征

控制结构方面

电压控制通常采用单个反馈环路，在结构上相对简单。像早期设计的电压控制模式电源，只关注输出电压与参考电压的比较，偏差信号经过处理后产生控制脉冲。这种简单结构使得它在设计和分析方面相对容易，比较适合一些对控制精度要求不是极高、但结构简单性和稳定性要求较高的应用场景，例如在一些小型的、稳定负载的电源供应场景下很适用。

输出稳定性方面

一个大幅度斜坡波形为实现稳定调制过程提供了充分的噪声余量。并且低阻抗功率输出时有利于多路输出电源的交叉调整率。例如在多路输出的电源系统中，若采用电压控制模式，其低阻抗特点有助于保证各路输出之间的电压相对稳定，使得不同输出端口的电压能够较好地按照设计需求调整，减少各路之间相互干扰导致的电压不稳定情况。不过，其缺点是电压或负载变化时，需要将这些变化反映为输出电压的变化，然后通过反馈来校正，这导致相对缓慢的响应速度。

在不同应用场景的验证

在市电系统与并网逆变器连接场景下，如果并网逆变器采用电压控制，整个系统就相当于两个电压源并联运行。这种情况下需要采用锁相控制技术来实现与市电同步，以保证稳定运行，并且只有当电网电压质量高时才能得到高质量的并网电流和输出电源。这体现了电压控制对外部电压源质量有一定的依赖，并且需要额外的同步控制手段来确保整个系统的稳定运行。在分布式发电系统中，电压控制型的并网逆变器输出特性为电压源，可直接提供给普通用户使用，在电网故障时也能作为本地电压源，具有可直接供本地用户使用、配置方便并且无模式切换困扰等特色，在用户端应用场景具有广泛适应性。

（二）电流控制的特征

对输入信号反应的及时性方面

电流反馈控制具有前馈特性。由于电感中的电流变化跟输入电压紧密相连，输入电压的改变会立即反应到电感电流的斜率上，电流反馈能快速感应到这种变化并立即调整占空比。相比之下，电压反馈需要感应输出电容上的电压变化再调整占空比要慢得多。例如在开关电源电路中，当输入电压突然波动时，电流控制型电路可以更快地调整占空比来维持稳定的输出电流，减少这种输入波动对电路的影响，确保电路运行的稳定性和可靠性更快地恢复。

控制环路方面

通常是双环控制系统，有电流环和电压环。误差放大器用于控制输出电流。在这样的系统中，电感的稳流作用被弱化，输出滤波器相当于只提供了一个极点。例如在三相维也纳整流器的控制算法中，采用电压和电流双闭环控制，内部的电流环路（如采用bang-bang滞后控制器）精确控制输出电流，外部电压环路（如采用PI控制器）调节电压，内外环相互配合确保整流器的稳定高效运行。这种双环控制系统使得电流控制在应对复杂负载和多电源运行等场景下有更灵活和精确的控制能力。

多电源并联相关方面

电流反馈控制更容易实现多电源并联。在多电源应用场景下，比如服务器电源系统需要多电源并联来提供足够的功率，电流控制方式能更好地协调各个电源之间的电流分配，使得并联电源能稳定运行，有效避免因为电流分配不均衡导致的电路故障或者效率降低等问题。并且在小信号动态范围（如电源稳态时）内，与电压反馈控制效果相当，但在大信号情况下（如输入大幅变化或者负载波动较大时），电流反馈控制有更好的调节能力，因为其控制路径上的电容小，调整快捷，能够避免误差放大器超出线性范围或者在出现非线性情况后能快速恢复在线性范围。

在某些特殊情况方面的表现

电流控制也有一些特殊的表现和问题。例如在某些情况下会成为噪声源，引起电流尖峰噪声。如果在不加补偿的时候，当占空比大于50%时还会有不稳定现象，并且电路中有电流反馈和电压反馈时，会使得电路分析变得更为复杂。这就要求在设计采用电流控制的电路时需要特别注意这些特殊问题并采取相应的补偿或者优化措施，如采用合适的补偿网络来减少电流尖峰和确保稳定运行。

（三）从整体电路角度识别

电源类型角度

在开关电源领域，如果是脉宽调制（PWM）型高频开关稳压电源，只对输出电压进行采样，实行单环闭环控制，这就是典型的电压控制型电源。这类电源重点关注电压调整，通过与参考电压比较后的偏差信号与锯齿波比较产生控制脉冲来维持输出电压的稳定。相反，电流型的开关电源一定是采样电流反馈信号组成电流闭环，同时具有电压外环等双环控制结构，以电流为主要控制对象（误差放大器控制输出电流）来实现电源功能的稳定输出，这是从电源子类型角度进行识别的方法。

应用领域角度

在电子电路设备方面，如果是用于功率因数校正、电机控制等需要对电流进行严格管理的场景下，往往是电流控制在起主导作用。例如，在三相维也纳整流器的应用中，其内部电流环路是精确控制电流的关键，通过这种电流控制实现高功率因数、低谐波等优点。而在像一些传感器电路、信号处理电路中，对电压稳定性和精度要求极高的情况，多为电压控制方式，以确保传感器能够接收到稳定精准的电压信号，信号处理电路能够按照准确的电压电平进行逻辑运算等。在电池充电电路中，为了防止电池过充过放对电池寿命和安全性的影响，会重点控制充电电流，这是基于电流控制的电池管理系统在起作用；而在监测电池的剩余电量等功能时，可能更多地依赖基于电压监测的电路，因为电池的电压与电量之间存在一定的对应关系，通过监测电压来估算电量，这里体现了两种控制在电池管理电路不同功能模块中的应用区别。

四、确定是电压控制还是电流控制的相关指标

（一）反馈信号相关指标

反馈取值点

如前面所述，反馈取值点是关键指标。如果反馈信号直接取自输出电压点，那么大概率是电压控制；如果是取自电路中的电流，像在高频变压器原边输出电流等点采样获取反馈信号，则通常为电流控制。例如在判断PWM开关电源的控制类型时，当发现反馈信号就是电源输出电压本身，那么这个开关电源就是电压控制型的；如果反馈信号是通过一个检测电阻从电路电流转化来的电压（本质是基于电流的反馈），那就是电流控制型。

反馈信号的大小与负载关系

在电压控制中，当负载发生变化时（如负载电阻增大或减小），反馈的电压信号会按照电路的分压等原理相应变化，但是在负载短路的极端情况下，以电压为反馈信号的电路其反馈信号会降为0（负载短路，输出电压为0）。在电流控制中，不管负载如何变化（在一定范围内），电流反馈信号主要反映电路中的电流情况，即使负载短路，如果电路中有正常的电流通路，电流反馈信号依然存在，这也是区分电压和电流控制的常见指标。例如在设计验证一个电流反馈的充电电路时，当人为将负载短路模拟故障情况，仍然能检测到电流反馈信号（当然电路正常的保护机制可能随后动作），而对于电压反馈的类似电路则不会出现这种情况。

反馈信号与参考信号比较的结果影响

在电压控制中，反馈电压信号与参考电压信号比较后的偏差结果主要影响电压控制脉冲的产生，进而影响输出电压的调整。例如在一个简单的直流电压稳压电路中，参考电压设置为5V，如果反馈电压高于或低于5V，通过比较放大后的结果会调整电路中的电压调节元件（如晶体管的导通程度等）来增大或减小输出电压，使输出电压接近5V。而在电流控制里，参考电流信号与反馈电流信号比较后的偏差结果主要调整电流相关的电路参数（如电感储能、开关管导通时间等）来控制输出电流。例如在一个恒流充电电路中，设定的参考电流为1A，如果反馈电流小于1A，会通过电路调整增加充电电流，反之则减小充电电流，这体现了不同控制方式下反馈与参考信号比较后的差异影响。

（二）电路响应相关指标

响应速度指标

对于输入信号（如输入电压大幅波动或者负载突然变化）的响应速度是分辨两种控制方式的重要指标。电流控制由于具有前馈特性，输入电压改变时会立即反应到电感电流的斜率上，电流反馈能快速响应这种变化并调整占空比。相对地，电压控制需要先感应到输出电容上的电压变化再调整占空比，所以过程相对较慢。例如，在一个测试电路中，突然将输入电压从10V提升到12V，采用电流控制的电路可能在几微秒内就调整输出电流或者整个电路参数来适应这个变化；而采用电压控制的电路可能需要几十微秒甚至更多时间来调整输出电压到稳定状态。

动态调节能力指标

在大信号动态范围内（如输入电压大幅变化、负载大幅波动等），电流反馈控制具有较好的调节能力，因为其控制路径上电容小，调整快捷。比如在一个输入电压范围较宽的电源电路中（如输入电压可以从100-240V变化），电流控制型的电路能够更好地适应这种输入电压的大幅变化，保持稳定的输出电流或者功率等参数的稳定；而电压控制型电路在这种大信号动态下可能出现响应滞后、甚至输出不稳定的情况。在小信号动态范围（如电源处于稳态下的微小波动情况）内，电压控制和电流控制效果可能相似，但在实际应用中，对于电源质量要求高的场景（比如服务器机房等对电源稳定性有严格要求的地方），即使在小信号范围也需要考虑这种潜在的动态调节能力差异。

稳态性能指标

在稳态下，电压控制型电路能提供一个低阻抗功率输出，这有助于多路输出电源的交叉调整率。例如在一个具有三路输出（5V、12V、15V）的电源电路中，如果采用电压控制模式，其低阻抗的特性能够保证这三路输出之间的电压关系比较稳定，当其中一路负载变化时，对其他路的电压影响相对较小。在电流控制的稳态下，误差放大器主要用于控制输出电流，电感的稳流作用被弱化，输出滤波器相当于只提供了一个极点，这使得电流控制在稳态下有其独特的电路特性和性能表现，例如在一些需要高精度电流输出的稳态电路场景下更为适用。

五、常见的电压控制和电流控制案例分析

（一）电压控制案例

照明电路中的电压控制

在日常的居民楼楼梯照明电路中，其一般装有声敏和光敏的自动控制装置。这种电路是典型的电压控制电路。白天，光敏电阻的阻值很小（受光照影响），根据串联分压原理，电路中的取样电压低于触发值，电灯不亮；夜晚，光敏电阻阻值增大，取样电压升高，当有人走动发出声音时（声敏元件检测到声音信号触发电路），这个触发电路实际上是一个对电压信号响应的电路，当达到设定的触发电压时，电路接通电灯亮。这里整个电路的运行是基于对取样电压的判断和控制，照明的亮灭取决于电压信号是否满足触发条件，这是一种简单但实用的电压控制应用场景，其目的是根据环境光线和声音情况合理控制电路的导通以实现节能和方便使用的要求。

分布式发电系统中的电压控制型并网逆变器

在分布式发电系统中，电压控制型并网逆变器有着独特的应用。这种逆变器将输出特性控制为电压源，可直接提供给普通用户使用，并且在电网出现故障时也能当作本地电压源供本地用户使用。整个系统具有可直接供本地用户使用、配置方便、无模式切换困扰、可独立并联和组网等优势。例如在一些小型太阳能发电系统中，采用电压控制型并网逆变器可以方便地将电能并入家庭用电网络或者直接为本地用电设备供电。不过，在与市电系统连接时，要保证系统稳定运行需要采用锁相控制技术以实现与市电同步，并且只有电网电压质量较高时才能保证高质量的并网电流和输出电源。这体现了其电压控制特性在分布式发电系统中的具体应用情况，既带来了许多优点，但也有一定的条件限制。

精密仪器中的电压控制电路

在精密仪器内部的供电电路等模块中，往往采用电压控制方式。例如高精度的示波器，其内部的电源电路需要为各种电子元件提供精准稳定的电压。这是因为示波器中的电子元件对电压的稳定性和精度要求极高，如果电压波动较大，会影响示波器的测量精度等性能。通过采用电压反馈控制，将输出电压与精确的参考电压比较，微小的偏差都会被电路检测到并及时调整，确保输出电压保持在误差极小的范围内。这些精密仪器中的电压控制电路设计往往会采用一些高端的电压调整技术，如利用高分辨率的电压传感器进行电压监测、采用低噪声高精度的电压调节元件等手段来满足其高标准的电压要求。

（二）电流控制案例

电池充电电路中的电流控制

电池电流控制（Battery Current Control）在电动车辆的电池充电过程中是至关重要的技术。在充电时，需要控制输入电池的电流，防止过流导致电池温度过高或损坏。例如采用恒流充电方式，充电系统以一定的电流为电池充电，直到电池电压达到设定值，这一过程就是严格的电流控制。当电池达到设定电压后，转为恒压充电模式，不过即使在恒压充电阶段，也需要对电流进行监测和控制，只是控制策略有所变化。同时，如果电池温度过高，控制系统会自动降低充电电流，以保障电池的安全性和延长使用寿命。这个案例体现了电流控制在电池充电场景下，如何根据电池的充电状态（如电压、温度等）灵活改变电流控制策略来确保电池的正常充电过程。

三相系统中的电流解耦控制

在三相系统中，电流解耦控制是一种重要的电流控制应用。每一相电流的控制独立于其他相，这种控制方式使得电流控制更加灵活，能够更快地响应系统变化，同时减少不同相之间的影响，提高控制效率。例如在三相电机的控制中，通过电流解耦控制可以精准地控制三相电流，从而实现电机的稳定运行和高效的功率输出。如果三相电流控制不进行解耦，当某一相负载变化或者出现故障时，会严重影响其他相的运行，导致电机运行不稳定甚至损坏。同时，解耦后的电流控制可以方便地实现每一相电流根据实际需求（如驱动电机不同的运行状态）进行单独调整，从而优化整个三相系统的性能。

开关电源中的电流控制应用

在电流型开关电源中，如采用电流反馈控制有多种优点。误差放大器用于控制输出电流，相比电压控制型开关电源，其电感的稳流作用被弱化，输出滤波器相当于只提供了一个极点。以高频变压器原边输出电流为采样反馈信号组成电流闭环，同时有电压反馈信号组成电压外环的双环控制系统。这种结构在应对负载变化、输入电压波动等复杂情况时更具优势。例如，对于一些输出功率较大且负载变化频繁的开关电源应用场景，像服务器电源，这种电流控制方式能够有效提高电源的输出稳定性，快速调整电流适应负载变化，减少电源在负载变化时输出的波动，保护接入的设备免受电流浪涌等危害。