一種大功率高效高精度寬范圍直流恒流源的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提出了一種大功率高效高精度寬范圍直流恒流源，包括：開(kāi)關(guān)型直流電壓源、線性恒流源和線性調(diào)整管壓降控制電路，開(kāi)關(guān)型直流電壓源和線性恒流源串行連接，電流通過(guò)開(kāi)關(guān)型直流電壓源輸入，通過(guò)線性恒流源輸出到負(fù)載，線性恒流源的輸出端經(jīng)線性調(diào)整管壓降控制電路反饋至開(kāi)關(guān)型直流電壓源。本實(shí)用新型通過(guò)改變所串聯(lián)的開(kāi)關(guān)調(diào)整管的占空比，實(shí)現(xiàn)對(duì)線性調(diào)整管管壓降的控制，并控制在較小值，解決了線性恒流源功率小和效率低的缺點(diǎn)，功率效率接近開(kāi)關(guān)型恒流源，又實(shí)現(xiàn)高精度低紋波。
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及開(kāi)關(guān)電源保護(hù)領(lǐng)域，特別是指一種大功率高效高精度寬范圍直流 恒流源。 一種大功率高效高精度寬范圍直流恒流源

【背景技術(shù)】
[0002] 直流恒流源是能夠向負(fù)載提供恒定電流的電源，恒流源的實(shí)現(xiàn)方法可分為采用線 性串聯(lián)調(diào)整的線性恒流源和采用開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)型恒流源。線性恒流源優(yōu)點(diǎn)是紋波小，穩(wěn) 定度高，不產(chǎn)生高頻干擾；由于采用體積大而重的變壓器，大電容和大電感導(dǎo)致效率低，電 壓調(diào)整范圍小，發(fā)熱量大且笨重；開(kāi)關(guān)型恒流源優(yōu)點(diǎn)是效率高，體積小，輕便，穩(wěn)流范圍寬； 缺點(diǎn)是會(huì)產(chǎn)生高頻干擾，紋波相對(duì)較大。
[0003] 現(xiàn)有的這兩種技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)大功率、高效、高精度指標(biāo)同時(shí)實(shí)現(xiàn)的直流恒流源。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 本實(shí)用新型提出一種大功率高效高精度寬范圍直流恒流源，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的 的問(wèn)題。
[0005] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0006] -種大功率高效高精度寬范圍直流恒流源，包括：開(kāi)關(guān)型直流電壓源、線性恒流源 和線性調(diào)整管壓降控制電路，開(kāi)關(guān)型直流電壓源和線性恒流源串行連接，電流通過(guò)開(kāi)關(guān)式 恒流源輸入，通過(guò)線性恒流源輸出到負(fù)載，線性恒流源的輸出端經(jīng)線性調(diào)整管壓降控制電 路反饋至開(kāi)關(guān)型直流電壓源。
[0007] 優(yōu)選的，開(kāi)關(guān)型直流電壓源包括三相工頻交流電、整流橋、濾波單元、DC-AC逆變器 和變壓器TF1，三相工頻交流電的三個(gè)相線端通過(guò)開(kāi)關(guān)依次與整流橋、濾波單元和DC-AC逆 變器連接。
[0008] 優(yōu)選的，DC-AC逆變器包括IGBT模塊VT1、VT2、VT3和VT4,變壓器TF1的一個(gè)原邊 與隔直電容Cb、飽和電感Lr串聯(lián)后連接VT1的發(fā)射極E，變壓器TF1的另一原邊與VT4的 集電極連接，變壓器TF1的副邊分別連接二極管D1、二極管D2的陽(yáng)極，二極管D1和二極管 D2的陰極通過(guò)連接器J1連接管壓降信號(hào)，電感器L1的一端連接變壓器TF1的中心抽頭，電 感器L1的另一端A端連接電路測(cè)量與顯示電路。
[0009] 優(yōu)選的，線性恒流源包括線性調(diào)節(jié)管和線性恒流控制電路，線性調(diào)節(jié)管包括三極 管Q2、Q3和Q4,三極管Q1的發(fā)射極分別與三極管Q2、Q3和Q4的基極連接，三極管Q1的基 極與第一 PID恒流控制電路連接，第一 PID恒流控制電路與電流采樣電路連接，電流采樣電 路的輸出端分別與三極管Q2、Q3和Q4的發(fā)射極連接并輸出至電流測(cè)量與顯示電路，三極管 Q2、Q3和Q4的集電極通過(guò)連接器J1連接管壓降信號(hào)。
[0010] 優(yōu)選的，線性調(diào)整管壓降控制電路包括與連接器J1連接的電壓霍爾傳感器IC1， 電壓霍爾傳感器與運(yùn)算放大器的正向輸入端連接，運(yùn)算放大器的輸出端通過(guò)電阻R16與第 二PID恒壓控制電路連接，第二PID恒壓控制電路依次與PWM生成電路和反饋電路連接，反 饋電路用于控制開(kāi)關(guān)型直流電壓源。
[0011] 本實(shí)用新型的恒流精度由線性調(diào)整管的調(diào)節(jié)精度決定，恒流精度高，達(dá)到線性恒 流源的精度水平；通過(guò)改變所串聯(lián)的開(kāi)關(guān)調(diào)整管的占空比，實(shí)現(xiàn)對(duì)線性調(diào)整管管壓降的控 制，并控制在較小值，解決了線性恒流源功率小效率低的缺點(diǎn)，功率效率接近開(kāi)關(guān)式恒流 源，又實(shí)現(xiàn)高精度低紋波。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012] 為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例 或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅 是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前 提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0013] 圖1為本實(shí)用新型的電路原理圖；
[0014] 圖2為圖1所不開(kāi)關(guān)型直流電壓源的電路原理圖；
[0015] 圖3為圖1所示線性恒流源的電路原理圖；
[0016] 圖4為圖1所示線性調(diào)整管壓降控制電路的電路原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的 實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下 所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0018] 如圖1，本實(shí)用新型的一種大功率高效高精度寬范圍直流恒流源，包括：串行連接 的開(kāi)關(guān)型直流電壓源與線性恒流源，電流從開(kāi)關(guān)型直流電壓源輸入，從線性恒流源輸出到 負(fù)載，其中線性恒流源的輸出端經(jīng)線性調(diào)整管壓降控制電路反饋至開(kāi)關(guān)型直流電壓源，恒 流精度由線性調(diào)整管的調(diào)節(jié)精度決定，恒流精度高，達(dá)到線性恒流源的精度水平；通過(guò)改變 所串聯(lián)的開(kāi)關(guān)調(diào)整管的占空比，實(shí)現(xiàn)對(duì)線性調(diào)整管管壓降的控制，并控制在較小值，解決了 線性恒流源功率小效率低的缺點(diǎn)，功率效率接近開(kāi)關(guān)式恒流源，又實(shí)現(xiàn)高精度低紋波。
[0019] 如圖2所示，開(kāi)關(guān)型直流電壓源包括三相工頻交流電、整流橋、DC-AC逆變器和變 壓器TF1，三相工頻交流電的三個(gè)相線端通過(guò)開(kāi)關(guān)與整流橋連接，整流橋包括多個(gè)二極管， 通過(guò)二極管的單向?qū)ㄐ詫⒔涣麟娹D(zhuǎn)換為單向的直流電，整流橋的輸出端與由電阻R1、開(kāi) 關(guān)K1和繼電器K構(gòu)成的保護(hù)電路連接，經(jīng)整流后的直流電輸入至濾波模塊Cl、C2、C3、C4、 R1和R2,經(jīng)濾波后與DC-AC逆變器連接，DC-AC逆變器包括4個(gè)有功率開(kāi)關(guān)器件IGBT，具 體的，包括IGBT模塊VT1、VT2、VT3和VT4, VT1和VT4為一個(gè)橋臂，VT2和VT3為另一個(gè)橋 臂，變壓器TF1的一個(gè)原邊與隔直電容Cb、飽和電感Lr串聯(lián)后連接VT1的發(fā)射極E，變壓器 TF1的另一原邊與VT4的集電極連接，變壓器TF1的副邊分別連接二極管D1、二極管D2的 陽(yáng)極，二極管D1和二極管D2的陰極通過(guò)連接器J1連接管壓降信號(hào)，電感器L1的一端連接 變壓器TF1的中心抽頭，電感器L1的另一端A端連接電路測(cè)量與顯示電路。
[0020] 如圖3所示，線性恒流源包括線性調(diào)節(jié)管和線性恒流控制電路，根據(jù)輸出電流的 大小，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)管的激勵(lì)電流或電壓進(jìn)行恒流控制，線性調(diào)節(jié)管工作在線性放大狀態(tài)，可方 便實(shí)現(xiàn)高精度恒流調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)管可采用電流控制型的器件如晶體三極管半導(dǎo)體功率器件， 也可采用電壓控制型的半導(dǎo)體功率器件如IGBT管、MOSFET管，其中三極管Q2、Q3、Q4組成 線性調(diào)節(jié)管，三極管Q1的發(fā)射極分別與三極管Q2、Q3、Q4的基極連接，三極管Q1的基極與 PID恒流控制電路連接，PID恒流控制電路與電流采樣電路連接，電流采樣電路的輸出端分 別與三極管Q2、Q3、Q4的發(fā)射極連接并輸出至電流測(cè)量與顯示電路，三極管Q2、Q3、Q4的集 電極通過(guò)連接器J1連接管壓降信號(hào)，PID恒流控制電路和電流采樣電路均為現(xiàn)有技術(shù)。
[0021] 如圖4所示，線性調(diào)整管壓降控制電路包括與連接器J1連接的電壓霍爾傳感器 IC1，電壓霍爾傳感器IC1的5腳與運(yùn)算放大器IC2的正向輸入端連接，比較器IC2的輸出 端通過(guò)電阻R16與PID恒壓控制電路連接，PID恒壓控制電路依次與PWM生成電路和反饋 電路連接，反饋電路用于控制開(kāi)關(guān)型直流電壓源，當(dāng)線性調(diào)節(jié)管的管壓降增大時(shí)，運(yùn)算放大 器IC2的輸出電壓降低，使PWM信號(hào)的占空比減??；而當(dāng)線性調(diào)節(jié)管管壓降減小時(shí)，運(yùn)算放 大器IC2的輸出電壓增大，使PWM信號(hào)的占空比增大，從而實(shí)現(xiàn)PWM信號(hào)的控制。
[0022] 以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本 實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型 的保護(hù)范圍之內(nèi)。。
【權(quán)利要求】
1. 一種大功率高效高精度寬范圍直流恒流源，其特征在于，包括：開(kāi)關(guān)型直流電壓源、 線性恒流源和線性調(diào)整管壓降控制電路，所述開(kāi)關(guān)型直流電壓源和所述線性恒流源串行連 接，電流通過(guò)所述開(kāi)關(guān)型直流電壓源輸入，通過(guò)所述線性恒流源輸出到負(fù)載，所述線性恒流 源的輸出端經(jīng)所述線性調(diào)整管壓降控制電路反饋至所述開(kāi)關(guān)型直流電壓源。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率高效高精度寬范圍直流恒流源，其特征在于，所述開(kāi) 關(guān)型直流電壓源包括三相工頻交流電、整流橋、濾波單元、DC-AC逆變器和變壓器TF1，所 述三相工頻交流電的三個(gè)相線端通過(guò)開(kāi)關(guān)依次與所述整流橋、濾波單元和DC-AC逆變器連 接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的大功率高效高精度寬范圍直流恒流源，其特征在于，所述 DC-AC逆變器包括IGBT模塊VT1、VT2、VT3和VT4,所述變壓器TF1的一個(gè)原邊與隔直電容 Cb、飽和電感Lr串聯(lián)后連接所述VT1的發(fā)射極E，所述變壓器TF1的另一原邊與所述VT4的 集電極連接，所述變壓器TF1的副邊分別連接二極管D1和二極管D2的陽(yáng)極，所述二極管D1 和二極管D2的陰極通過(guò)連接器J1連接管壓降信號(hào)，所述電感器L1的一端連接所述變壓器 TF1的中心抽頭，所述電感器L1的另一端A端連接電路測(cè)量與顯示電路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的大功率高效高精度寬范圍直流恒流源，其特征在于，所述線 性恒流源包括線性調(diào)節(jié)管和線性恒流控制電路，所述線性調(diào)節(jié)管包括三極管Q2、Q3和Q4， 所述三極管Q1的發(fā)射極分別與所述三極管Q2、Q3和Q4的基極連接，所述三極管Q1的基極 與第一 PID恒流控制電路連接，所述第一 PID恒流控制電路與電流采樣電路連接，所述電流 采樣電路的輸出端分別與所述三極管Q2、Q3和Q4的發(fā)射極連接并輸出至電流測(cè)量與顯示 電路，所述三極管Q2、Q3和Q4的集電極通過(guò)所述連接器J1連接管壓降信號(hào)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的大功率高效高精度寬范圍直流恒流源，其特征在于，所述線 性調(diào)整管壓降控制電路包括與所述連接器J1連接的電壓霍爾傳感器IC1，所述電壓霍爾傳 感器IC1與運(yùn)算放大器的正向輸入端連接，所述運(yùn)算放大器的輸出端通過(guò)電阻R16與第二 PID恒壓控制電路連接，所述第二PID恒壓控制電路依次與PWM生成電路和反饋電路連接， 所述反饋電路用于控制所述開(kāi)關(guān)型直流電壓源。
【文檔編號(hào)】H02M3/156GK203851034SQ201420240447
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年5月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月12日
【發(fā)明者】劉寶磊 申請(qǐng)人:濟(jì)南芯馳能源科技有限公司