一种无缝接入电压电流换挡控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电压、电流换挡控制领域，具体涉及一种无缝接入电压电流换挡控制系统。
【背景技术】
[0002]现有的电压、电流换档控制电路一般是采用继电器换档控制法和开关管换档控制法。继电器换档控制法，通过对输出电压、输出电流分别进行检测，将检测的电压、电流值和需要输出的电压、电流值分别进行比较，得到不同的继电器控制电平，进而控制相应电压、电流档位的继电器导通和关断，达到电压、电流的换档控制，这种控制方法的最大缺点是存在换档断流和打火拉弧问题，对电路损害极大。开关管换档控制法和继电器换档控制法基本相同，其区别是开关管换档控制法的换档执行单元为半导体开关管，不存在打火拉弧问题，换档断流也基本上可以忽略，但仍然存在较大的换档波动，以及较为复杂的换档控制电路。因此，对于半导体分析仪类等尖端产品，电压检测灵敏度要求高达μν级，电流检测灵敏度要求高达ρΑ级，采用传统的电压、电流换档控制方法，任何的换档波动就会显著影响电压、电流的检测指标；当进行微弱电压、电流信号输出、测试时，甚至会完全淹没微弱的电压、电流信号。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对现有的电压、电流换挡控制系统存在换档波动、电路结构复杂的不足，提出了通过设置高电压低电流量程切换限流电路、中电压中电流量程切换限流电路和低电压高电流量程切换限流电路三个电路，且上述三个电路中均包含三个级联的三极管，实现电路的自适应电压选择功能和自适应分级电流控制功能的一种无缝接入电压电流换挡控制系统。
[0004]本发明具体采用如下技术方案:
[0005]—种无缝接入电压电流换挡控制系统，包括依次连接的高电压低电流量程切换限流电路、中电压中电流量程切换限流电路、低电压高电流量程切换限流电路、功率开关电流检测电路和输出防反接电路，所述功率开关电流检测电路上连接有吸收滤波电路和电平脉冲驱动电路，所述高电压低电流量程切换限流电路、中电压中电流量程切换限流电路和低电压高电流量程切换限流电路中均包括三只三极管，三只三极管级联，其中第一只三极管的集电极与第二只三极管的基极相连，第二只三极管的发射极与第三只三极管的基极相连。
[0006]优选地，所述第一只三极管的基极与第二只三极管的基极之间设有一只电容。
[0007]优选地，所述功率开关电流检测电路包括功率调整三极管，所述功率调整三极管的发射集连接一只电阻。
[0008]优选地，所述输出防反接电路包括并联在一起的一只二极管、一只电容和一只电阻。
[0009]优选地，所述吸收滤波电路包括电阻，电阻的两端分别串联有一只电容。
[0010]优选地，所述电平脉冲驱动电路包括驱动三极管，所述驱动三极管的基极、集电极和发射集上各串联有一只电阻。
[0011 ]本发明具有如下有益效果:
[0012](1)能实时跟踪负载端电压、电流变化，通过无缝量程切换控制，实现输出电压、电流的可控性、高稳定性，而不必担心由电压、电流切换而带来的电压、电流瞬变。
[0013](2)采用无缝量程切换技术，避免了传统切换电路固有的切换“死区”产生的电压电流动态瞬变;采用无缝量程切换技术，稳定可靠的电压性能，实现各档电压、电流的无缝衔接，无需额外的开关切换，提高测试速度和稳定性。
[0014](3)采用无延时过流保护，实时进入保护状态、改变电压或电流量程，保护该输出负载或被测件。
[0015](4)采取电平脉冲驱动电路，使电路既能输出直流电压、电流信号，也能输出脉冲电压、电流信号。
[0016](5)本发明采用三级量程切换电路，以此方法可以扩展到更多级量程控制，且无须额外增加其它外部控制电路。
【附图说明】
[0017]图1为一种无缝接入电压电流换挡控制系统结构框图；
[0018]图2为一种无缝接入电压电流换挡控制系统具体电路图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和具体实施例对本发明的【具体实施方式】做进一步说明:
[0020]如图1所述，一种无缝接入电压电流换挡控制系统，包括依次连接的高电压低电流量程切换限流电路、中电压中电流量程切换限流电路、低电压高电流量程切换限流电路、功率开关电流检测电路和输出防反接电路，所述功率开关电流检测电路上连接有吸收滤波电路和电平脉冲驱动电路，高电压低电流量程切换限流电路、中电压中电流量程切换限流电路和低电压高电流量程切换限流电路中均包括三只三极管(其中高电压低电流量程切换限流电路中的三只三极管分别是Vn、V12、V13，中电压中电流量程切换限流电路中的三只三极管分别是￥21、￥22、￥23，低电压高电流量程切换限流电路中的三只三极管分别是￥31、￥32、￥33)，三只三极管级联，其中第一只三极管的集电极与第二只三极管的基极相连，第二只三极管的发射集与第三只三极管的基极相连，第一只三极管的基极与第二只三极管的基极之间设有一只电容。功率开关电流检测电路包括功率调整三极管V42，功率调整三极管V42的发射集连接一只电阻R45。输出防反接电路包括并联在一起的一只二极管V43、一只电容C45和一只电阻C47 ο吸收滤波电路包括电阻R46，电阻R46的两端分别串联有电容C43和C44。电平脉冲驱动电路包括驱动三极管V41，该驱动三极管的基极、集电极和发射集上各串联有一只电阻(分别为
R41、R42 和 R43) ο
[0021]其中，根据输出电压、输出电流的设置及实际负载变化需求，自动进行相应电压、电流档位的无缝量程切换，并进行一次稳压调整控制，将电压稳定到比输出电压高4V的电压点，并经过吸收滤波电路进行纹波、噪声滤波净化，再通过功率开关电流检测电路和输出防反接电路进行二次稳压调整控制，从而达到输出电压、电流的精确调整控制。三级量程切换限流电路实现电路的电压量程和电流量程的自适应切换功能，以及限流保护功能；功率开关电流检测电路，实现输出电压、电流的精确调整、可控；电平脉冲驱动电路对输入直流电平或脉冲信号进行放大后，通过驱动功率开关电流检测电路中功率调整管的基极，使电路既能输出直流电压、电流，也能输出脉冲形式的电压、电流，实现仪器设备的电平测量和脉冲测量;吸收滤波电路进行纹波、噪声滤波净化;输出防反接电路，避免了负载对电路的影响。
[0022]如图2所述，该无缝接入电压电流换挡控制系统的工作原理为:在电压、电流控制输出换档工作时，电流限值由电阻R17、R27和R31的阻值来控制，因为三极管VI1、V21、V31的b-e极之间的端电压Vbe是一定的(为0.5V)，因此，对应流过限流电阻R17、R27和R31的限流值IS1、IS2、IS3也是一定的，根据需要输出的电流来调节电阻R17、R27和R31的大小，以确保电路在一定的输出电流范围内能正常调控输出。其中，高电压低电流量程切换限流电路对应的电压大小为120V，电流大小为0.125A;中电压中电流量程切换限流电路对应的电压大小为60V，电流大小为0.25A;低电压高电流量程切换限流电路对应的电压大小为30V，电流大小为0.5A。
[0023]当输出电流小于高电压低电流量程切换限流电路的电流限值151时，限流电阻R17、尺27和!?31上的压降均小于三极管￥11、￥21、￥31的基极端电压，三极管￥11、￥21、￥31关断，三极管V12、V22、V32导通，分别为三极管V13、V23、V33提供基极电流，功率三极管V13、V23、V33导通，但因为输入电压+Vinl的电压值远高于+Vin2、+Vin3电压值，二极管V14、V24反向截止，只有输入电压+^丨111经由1^、￥13、1?17、￥23、1?27、￥33、1?31通路施加到功率调整三极管￥42的集电极，图2中功率调节输入信号PA-1N是由输出电压Force-COM和输出电流取样信号1-Sense经过一系列的处理运算得到的，通过功率调节输入信号PA-1N对功率调整三极管V42的精确调整控制，经由V42、R45、V43通路输出。既要保证功率调整三极管V42可靠工作在放大区，又要综合考虑功率调整三极管V42功耗限制设计要求，因此V42的集电极、发射极之间压降设计为4V，设计原理是通过分压电阻R33、R34将电阻R34上的电压值限定在5V左右，减去电阻R37、三极管V32和V33的b-e极导通压降约IV，这样就能保证V42的集电极、发射极之间压降设计为4V左右，再考虑到功率通路中其它功率三极管、限流电阻、二极管的工作压降，以及工作电流等因素，本发明将输入电压+Vinl、+Vin2、+Vin3和输出电压Force-COM之间的可调节压差均设计为10V。因此输出电压为0?(+Vinl