也同时增加，电流误差放大电路4输 出一个高电平信号，再次迫使PWM控制器10工作在关断状态，为了保障本发明实施例所提 供的直流电源脉冲负载适配器的带载能力，可以使用电压误差放大电路6进行双重控制， 具体地，随着BUCK电路的滤波电容C两端的电压升高，电压采样电路5的输出端的输出信 号的电压值逐渐升高，电压误差放大电路6的同相输入端的电压越来越高，在反相输入端 的电压（基准源9的电压）保持不变的情况下，电流误差放大电路6输出置位电平，单稳态 电路7中的RS触发器的输出端保持高电平，使PWM控制器10的同相输入端的电流电压同 时稳定，因为电流误差放大电路4和电压误差放大电路6的输出都串联有一个二极管，这实 际形成了一个简易的或门电路，因此，电流误差放大电路4和电压误差放大电路6中，只要 有一个电路的输出是高电平，PWM控制器就输出高电平直到占空比为100%为止。
[0063] 下面说明负载开路续流模式的工作原理。
[0064] 当负载11瞬间开路时，续流电路3与抽头电感L形成的续流回路断开，续流二极 管D无法对抽头电感L续流，在负载11断开瞬间，电流从额定值瞬间突变到0,由于抽头电 感L的Q值的影响，BUCK电路的滤波电容C会受到成倍高电压冲击，特别地，当负载11是 开关型负载而频繁工作在开路与通路两个状态时，抽头电感L尾端的电流波为锯齿状，输 出电压会出现成倍的反向峰值电压。本实施例中，当负载11突然断开时，负载电流突变到 0,此时当抽头电感L上的反向峰值电压大于输入电压时，抽头电感L的抽头端能够提供一 个触发脉冲使可控硅Q2导通，从而与续流二极管D形成续流回路，直到抽头电感L两端的 电压相等，此时可控硅Q2自动关断；负载11接通后，直流电源1开始对负载11供电，抽头 电感L的首端电压大于尾端电压，可控硅Q2同样自动关断，抽头电感L与负载11形成负载 续流回路。因此，不论直流电源1启动开关开通与截止，都不影响抽头电感L的降压续流功 能。
[0065] 下面采用实施例一进行试验。
[0066] 试验一、重载开路试验
[0067] 试验条件：直流电源为等离子表面氮化电源，等离子表面氮化电源在故障保护时 的电压、电流关系，其中故障保护包括：短路保护（逆变桥开路）、过压保护（逆变桥开路）、 过温保护（逆变桥开路）。
[0068] 表1重载开路试验结果
[0069]
[0071] 试验二、重载启动试验
[0072] 试验条件：将负载与本实施例提供的直流电源脉冲负载适配器连接，负载为额定 功率3kW、额定电压275V，转速7200转/分钟的无极调速电机，监测电枢电流电压变化过 程。监测结果如下表所示。
[0073] 表2重载启动试验结果
[0074]
[0075] 从以上实验数据可以看出，直流电源恒流启动过程中，电容上电流的变化极差小 于1.5%，输出负载开路过程中，抽头电感中电压变化极差小于1%，所以本发明实施例不 仅解决了BUCK电路的电容上的电流突变现象，还解决了BUCK电路的抽头电感上的电压突 变现象。总之，本发明实施例解决了直流电源的开机启动时的电流冲击问题与负载开路时 的电压突变问题，可以适用于任何直流电源的脉动负载。
【主权项】
1. 一种直流电源脉冲负载适配器，包括直流电源，其特征在于还包括： BUCK电路，其包括功率开关、抽头电感、滤波电容，所述功率开关的输入端与电流采样 电路的一端连接，所述抽头电感的首端与功率开关的输出端连接，所述滤波电容的一端与 抽头电感的尾端连接，所述滤波电容的另一端与直流电源的负极连接； 电流采样电路，其串联在直流电源的正极与BUCK电路的功率开关之间，其输出端与电 流误差放大电路的反相输入端连接； 电流误差放大电路，其同相输入端与第一基准源连接，其输出端与PWM控制器的同相 输入端连接； 续流电路，其包括可控硅、续流二极管和第一抽头电阻串，所述第一抽头电阻串并联在 抽头电感的首端与尾端之间，所述第一抽头电阻串的抽头端与抽头电感的抽头端、可控硅 的控制极连接，所述可控硅的阳极、可控硅的阴极、续流二极管相互串联； PWM控制器，其输出端与BUCK电路的功率开关的控制端连接； 第一基准源。2. 根据权利要求1所述的直流电源脉冲负载适配器，其特征在于还包括： 电压采样电路，其并联在所述直流电源脉冲负载适配器的输出端，所述电压采样电路 的输出端与电压误差放大电路的同相输入端连接； 电压误差放大电路，其反相输入端与第二基准源连接； 单稳态电路，其输入端与电压误差放大电路的输出端连接，其输出端与PWM控制器的 同相输入端连接； 第二基准源。3. 根据权利要求1所述的直流电源脉冲负载适配器，其特征在于所述可控硅、续流二 极管、抽头电感的连接方式为： 所述可控硅的阳极与续流二级管的负极连接，所述续流二极管的正极与抽头电感的尾 端连接，所述可控娃的阴极与抽头电感的首端连接；或 所述可控硅的阴极与续流二级管的正极连接，所述续流二极管的负极与抽头电感的尾 端连接，所述可控娃的阳极与抽头电感的首端连接。4. 根据权利要求1所述的直流电源脉冲负载适配器，其特征在于所述第一基准源为基 准电流源。5. 根据权利要求2所述的直流电源脉冲负载适配器，其特征在于所述电流误差放大电 路的输出端与PWM控制器的同相输入端之间、单稳态电路的输出端与PWM控制器的同相输 入端之间均串联有二极管。6. 根据权利要求2所述的直流电源脉冲负载适配器，其特征在于所述电压采样电路为 第二抽头电阻串，所述第二抽头电阻串的抽头端作为电采样电路的输出端与电压误差放大 电路的同相输入端连接。7. 根据权利要求2所述的直流电源脉冲负载适配器，其特征在于所述第二基准源为基 准电压源。8. 根据权利要求1所述的直流电源脉冲负载适配器，其特征在于所述电流采样电路包 括电流传感器、负载电阻、桥式整流器， 所述电流传感器的一端与直流电源的正极连接，其另一端与BUCK电路的功率开关的 输入端连接； 所述负载电阻、桥式整流器均并联在电流互感器的两端，所述桥式整流器的输出端作 为电流采样电路的输出端与电流误差放大电路的反相输入端连接。9. 根据权利要求8所述的直流电源脉冲负载适配器，其特征在于所述电流传感器为电 流互感器。10. 根据权利要求1至9中任一所述的直流电源脉冲负载适配器，其特征在于还包括第 一 RC吸收电路和第二RC吸收电路，所述第一 RC吸收电路并联在BUCK电路的功率开关的 输入端与输出端之间，所述第二RC吸收电路并联在BUCK电路的抽头电感的首端与尾端之 间。
【专利摘要】本发明涉及电子技术领域，提供一种直流电源脉冲负载适配器，以解决直流电源与负载连接时存在的重载启动问题和重载开路问题，该适配器包括直流电源、电流采样电路、BUCK电路、续流电路、电流误差放大电路、电压采样电路、电压误差放大电路、单稳态电路、基准源、PWM控制器。本发明提出的技术方案解决了直流电源开机启动时的电流冲击问题与负载开路时的电压突变问题，可以适用于任何直流电源的脉动负载。
【IPC分类】H02M3/10
【公开号】CN104953823
【申请号】CN201510411889
【发明人】范承, 张天华, 刘健, 王勇, 陈昆
【申请人】成都铭庆电子科技有限公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年7月14日