一种大功率高效高精度宽范围直流恒流源的制作方法
【专利摘要】本实用新型提出了一种大功率高效高精度宽范围直流恒流源，包括：开关型直流电压源、线性恒流源和线性调整管压降控制电路，开关型直流电压源和线性恒流源串行连接，电流通过开关型直流电压源输入，通过线性恒流源输出到负载，线性恒流源的输出端经线性调整管压降控制电路反馈至开关型直流电压源。本实用新型通过改变所串联的开关调整管的占空比，实现对线性调整管管压降的控制，并控制在较小值，解决了线性恒流源功率小和效率低的缺点，功率效率接近开关型恒流源，又实现高精度低纹波。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及开关电源保护领域，特别是指一种大功率高效高精度宽范围直流 恒流源。 一种大功率高效高精度宽范围直流恒流源
【背景技术】
[0002] 直流恒流源是能够向负载提供恒定电流的电源，恒流源的实现方法可分为采用线 性串联调整的线性恒流源和采用开关电源的开关型恒流源。线性恒流源优点是纹波小，稳 定度高，不产生高频干扰；由于采用体积大而重的变压器，大电容和大电感导致效率低，电 压调整范围小，发热量大且笨重；开关型恒流源优点是效率高，体积小，轻便，稳流范围宽； 缺点是会产生高频干扰，纹波相对较大。
[0003] 现有的这两种技术无法实现大功率、高效、高精度指标同时实现的直流恒流源。 实用新型内容
[0004] 本实用新型提出一种大功率高效高精度宽范围直流恒流源，解决了现有技术中的 的问题。
[0005] 本实用新型的技术方案是这样实现的：
[0006] -种大功率高效高精度宽范围直流恒流源，包括：开关型直流电压源、线性恒流源 和线性调整管压降控制电路，开关型直流电压源和线性恒流源串行连接，电流通过开关式 恒流源输入，通过线性恒流源输出到负载，线性恒流源的输出端经线性调整管压降控制电 路反馈至开关型直流电压源。
[0007] 优选的，开关型直流电压源包括三相工频交流电、整流桥、滤波单元、DC-AC逆变器 和变压器TF1，三相工频交流电的三个相线端通过开关依次与整流桥、滤波单元和DC-AC逆 变器连接。
[0008] 优选的，DC-AC逆变器包括IGBT模块VT1、VT2、VT3和VT4,变压器TF1的一个原边 与隔直电容Cb、饱和电感Lr串联后连接VT1的发射极E，变压器TF1的另一原边与VT4的 集电极连接，变压器TF1的副边分别连接二极管D1、二极管D2的阳极，二极管D1和二极管 D2的阴极通过连接器J1连接管压降信号，电感器L1的一端连接变压器TF1的中心抽头，电 感器L1的另一端A端连接电路测量与显示电路。
[0009] 优选的，线性恒流源包括线性调节管和线性恒流控制电路，线性调节管包括三极 管Q2、Q3和Q4,三极管Q1的发射极分别与三极管Q2、Q3和Q4的基极连接，三极管Q1的基 极与第一 PID恒流控制电路连接，第一 PID恒流控制电路与电流采样电路连接，电流采样电 路的输出端分别与三极管Q2、Q3和Q4的发射极连接并输出至电流测量与显示电路，三极管 Q2、Q3和Q4的集电极通过连接器J1连接管压降信号。
[0010] 优选的，线性调整管压降控制电路包括与连接器J1连接的电压霍尔传感器IC1， 电压霍尔传感器与运算放大器的正向输入端连接，运算放大器的输出端通过电阻R16与第 二PID恒压控制电路连接，第二PID恒压控制电路依次与PWM生成电路和反馈电路连接，反 馈电路用于控制开关型直流电压源。
[0011] 本实用新型的恒流精度由线性调整管的调节精度决定，恒流精度高，达到线性恒 流源的精度水平；通过改变所串联的开关调整管的占空比，实现对线性调整管管压降的控 制，并控制在较小值，解决了线性恒流源功率小效率低的缺点，功率效率接近开关式恒流 源，又实现高精度低纹波。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅 是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前 提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0013] 图1为本实用新型的电路原理图；
[0014] 图2为图1所不开关型直流电压源的电路原理图；
[0015] 图3为图1所示线性恒流源的电路原理图；
[0016] 图4为图1所示线性调整管压降控制电路的电路原理图。
【具体实施方式】
[0017] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的 实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下 所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0018] 如图1，本实用新型的一种大功率高效高精度宽范围直流恒流源，包括：串行连接 的开关型直流电压源与线性恒流源，电流从开关型直流电压源输入，从线性恒流源输出到 负载，其中线性恒流源的输出端经线性调整管压降控制电路反馈至开关型直流电压源，恒 流精度由线性调整管的调节精度决定，恒流精度高，达到线性恒流源的精度水平；通过改变 所串联的开关调整管的占空比，实现对线性调整管管压降的控制，并控制在较小值，解决了 线性恒流源功率小效率低的缺点，功率效率接近开关式恒流源，又实现高精度低纹波。
[0019] 如图2所示，开关型直流电压源包括三相工频交流电、整流桥、DC-AC逆变器和变 压器TF1，三相工频交流电的三个相线端通过开关与整流桥连接，整流桥包括多个二极管， 通过二极管的单向导通性将交流电转换为单向的直流电，整流桥的输出端与由电阻R1、开 关K1和继电器K构成的保护电路连接，经整流后的直流电输入至滤波模块Cl、C2、C3、C4、 R1和R2,经滤波后与DC-AC逆变器连接，DC-AC逆变器包括4个有功率开关器件IGBT，具 体的，包括IGBT模块VT1、VT2、VT3和VT4, VT1和VT4为一个桥臂，VT2和VT3为另一个桥 臂，变压器TF1的一个原边与隔直电容Cb、饱和电感Lr串联后连接VT1的发射极E，变压器 TF1的另一原边与VT4的集电极连接，变压器TF1的副边分别连接二极管D1、二极管D2的 阳极，二极管D1和二极管D2的阴极通过连接器J1连接管压降信号，电感器L1的一端连接 变压器TF1的中心抽头，电感器L1的另一端A端连接电路测量与显示电路。
[0020] 如图3所示，线性恒流源包括线性调节管和线性恒流控制电路，根据输出电流的 大小，调节调节管的激励电流或电压进行恒流控制，线性调节管工作在线性放大状态，可方 便实现高精度恒流调节，调节管可采用电流控制型的器件如晶体三极管半导体功率器件， 也可采用电压控制型的半导体功率器件如IGBT管、MOSFET管，其中三极管Q2、Q3、Q4组成 线性调节管，三极管Q1的发射极分别与三极管Q2、Q3、Q4的基极连接，三极管Q1的基极与 PID恒流控制电路连接，PID恒流控制电路与电流采样电路连接，电流采样电路的输出端分 别与三极管Q2、Q3、Q4的发射极连接并输出至电流测量与显示电路，三极管Q2、Q3、Q4的集 电极通过连接器J1连接管压降信号，PID恒流控制电路和电流采样电路均为现有技术。
[0021] 如图4所示，线性调整管压降控制电路包括与连接器J1连接的电压霍尔传感器 IC1，电压霍尔传感器IC1的5脚与运算放大器IC2的正向输入端连接，比较器IC2的输出 端通过电阻R16与PID恒压控制电路连接，PID恒压控制电路依次与PWM生成电路和反馈 电路连接，反馈电路用于控制开关型直流电压源，当线性调节管的管压降增大时，运算放大 器IC2的输出电压降低，使PWM信号的占空比减小；而当线性调节管管压降减小时，运算放 大器IC2的输出电压增大，使PWM信号的占空比增大，从而实现PWM信号的控制。
[0022] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本 实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型 的保护范围之内。。
【权利要求】
1. 一种大功率高效高精度宽范围直流恒流源，其特征在于，包括：开关型直流电压源、 线性恒流源和线性调整管压降控制电路，所述开关型直流电压源和所述线性恒流源串行连 接，电流通过所述开关型直流电压源输入，通过所述线性恒流源输出到负载，所述线性恒流 源的输出端经所述线性调整管压降控制电路反馈至所述开关型直流电压源。
2. 根据权利要求1所述的大功率高效高精度宽范围直流恒流源，其特征在于，所述开 关型直流电压源包括三相工频交流电、整流桥、滤波单元、DC-AC逆变器和变压器TF1，所 述三相工频交流电的三个相线端通过开关依次与所述整流桥、滤波单元和DC-AC逆变器连 接。
3. 根据权利要求2所述的大功率高效高精度宽范围直流恒流源，其特征在于，所述 DC-AC逆变器包括IGBT模块VT1、VT2、VT3和VT4,所述变压器TF1的一个原边与隔直电容 Cb、饱和电感Lr串联后连接所述VT1的发射极E，所述变压器TF1的另一原边与所述VT4的 集电极连接，所述变压器TF1的副边分别连接二极管D1和二极管D2的阳极，所述二极管D1 和二极管D2的阴极通过连接器J1连接管压降信号，所述电感器L1的一端连接所述变压器 TF1的中心抽头，所述电感器L1的另一端A端连接电路测量与显示电路。
4. 根据权利要求3所述的大功率高效高精度宽范围直流恒流源，其特征在于，所述线 性恒流源包括线性调节管和线性恒流控制电路，所述线性调节管包括三极管Q2、Q3和Q4， 所述三极管Q1的发射极分别与所述三极管Q2、Q3和Q4的基极连接，所述三极管Q1的基极 与第一 PID恒流控制电路连接，所述第一 PID恒流控制电路与电流采样电路连接，所述电流 采样电路的输出端分别与所述三极管Q2、Q3和Q4的发射极连接并输出至电流测量与显示 电路，所述三极管Q2、Q3和Q4的集电极通过所述连接器J1连接管压降信号。
5. 根据权利要求4所述的大功率高效高精度宽范围直流恒流源，其特征在于，所述线 性调整管压降控制电路包括与所述连接器J1连接的电压霍尔传感器IC1，所述电压霍尔传 感器IC1与运算放大器的正向输入端连接，所述运算放大器的输出端通过电阻R16与第二 PID恒压控制电路连接，所述第二PID恒压控制电路依次与PWM生成电路和反馈电路连接， 所述反馈电路用于控制所述开关型直流电压源。
【文档编号】H02M3/156GK203851034SQ201420240447
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年5月12日 优先权日:2014年5月12日
【发明者】刘宝磊 申请人:济南芯驰能源科技有限公司