一种直流开关型电流源的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于开关电源技术，具体涉及一种直流开关型电流源。
【背景技术】
[0002]在激光表面改性处理等领域，广泛应用大功率连续型半导体激光器。该类激光器需要输出电流动态响应时间小于5ms、输出功率在IKW以上的大功率直流电流源来驱动。现有技术里输出功率在IKW以上的大功率直流电流源主要分为两类:一是两级串联结构的电流源，其前级为开关型AC/DC变换器，输出为电压源；后级为线性变换电流源。此类电源的输出电流动态响应速度较快，但由于后级电流源采用线性调整管，其功率损耗大，效率低，对负载电压的自适应能力较差；二是传统的开关型电流源，多采用桥式变换器，调整管工作在高频开关状态，电能转换效率较高；但由于其变压器的磁心处于双端工作方式，为避免双倍磁通效应，需要软启动，使得输出电流的动态响应时间限定在10ms以上。
【发明内容】
[0003]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种直流开关型电流源，解决现有技术中的直流电流源输出电流动态响应时间长的技术问题。
[0004]为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种直流开关型电流源，包括EMC滤波器、整流滤波电路和交错式单管正激变换电路；
[0005]其中，EMC滤波器的第一至第三输入端分别用于连接交流市电的三相；整流滤波电路的第一至第三输入端分别对应连接EMC滤波器的第一至第三输出端；整流滤波电路用于将经EMC滤波器滤波后的三相交流市电转换为直流；
[0006]交错式单管正激变换电路的输入正端连接整流滤波电路的输出正端，输入负端连接整流滤波电路的输出负端；交错式单管正激变换电路用于将整流滤波电路输出的电能转化为直流电压源，并将其变换为电流源；交错式单管正激变换电路充分利用正激变换电路的变压器磁心单端工作的特点，与现有技术相比，无双倍磁通效应，电路的启动速度大大加快，实现输出电流的快速动态响应；
[0007]优选地，交错式单管正激变换电路包括第一支撑电容、第二支撑电容、第一开关管、第二开关管、第一磁复位二极管、第二磁复位二极管、第一变压器、第二变压器、两相两重斩波电路和反馈控制电路；
[0008]其中，第一支撑电容的第一端作为交错式单管正激变换电路的第一输入端A，第二支撑电容的第一端连接第一支撑电容的第二端，第二支撑电容的第二端作为交错式单管正激变换电路的第二输入端C ;
[0009]交错式单管正激变换电路的第一输入端A连接整流滤波电路的输出正端，交错式单管正激变换电路的第二输入端C连接整流滤波电路的输出负端；
[0010]上述第一支撑电容和第二支撑电容串联，共同存储整流滤波电路输出的电能，构成了直流电压源；
[0011]第一开关管的第一端连接直流电压源的正端；第一变压器原方绕组的同名端连接第一开关管的第二端；第一变压器原方绕组的同名端又通过第一磁复位二极管与直流电压源的负端连接，其中，第一磁复位二极管的阴极与第一变压器原方绕组的同名端相连，阳极与直流电压源的负端相连；
[0012]第二开关管的第一端连接直流电压源的负端；第二变压器原方绕组的异名端与第二开关管的第二端相连；第二变压器原方绕组的异名端又通过第二磁复位二极管与直流电压源的正端连接，其中，第二磁复位二极管的阳极与第二变压器原方绕组的异名端相连，阴极与直流电压源的正端相连；
[0013]第一变压器原方绕组的异名端与第一和第二支撑电容的串联端B相连，第二变压器原方绕组的同名端与第一和第二支撑电容的串联端B相连，由此，第一变压器原方绕组的异名端与第二变压器原方绕组的同名端连通；
[0014]两相两重斩波电路的第一输入端连接第一变压器副方绕组的同名端，第二输入端连接第一变压器副方绕组的异名端；第三输入端连接第二变压器副方绕组的同名端，第四输入端连接第二变压器副方绕组的异名端；两相两重斩波电路对经过变压器变换后的直流电压进行斩波变换，将直流电压源的电能供给负载。
[0015]反馈控制电路的第一输入端L与两相两重斩波电路的输出正端连接，第二输入端M、第三输入端N均与两相两重斩波电路的输出负端连接；第一输入端L、二输入端M采集两相两重斩波电路的输出电压幅值信号，第三输入端N采集两相两重斩波电路的输出电流幅值信号；
[0016]反馈控制电路的第四输入端S作为电压幅值设定接口、第五输入端T作为电流幅值设定接口；
[0017]反馈控制电路的第一输出端连接第一开关管的控制端，第二输出端连接第二开关管的控制端；反馈控制电路将采集到的输出电压幅值与设定的电压幅值比较，将采集到的输出电流幅值与设定的电流幅值进行比较；根据比较值获取对第一开关管和第二开关管的控制信号；通过反馈控制电路的第一输出端与第二输出端对开关管的导通与关断进行控制；当采集到的输出电压或输出电流的幅值小于设定值时，开关管开通，输出电压或输出电流的幅值增大；当采集到的输出电压或输出电流的幅值大于设定值时，开关管关断，输出电压或输出电流的幅值减小，由此实现对输出电压或输出电流的幅值的控制；
[0018]上述交错式单管正激变换电路中，第一开关管与第二开关管交错导通:第一开关管开通时，第二开关管关断，第一支撑电容上储存的电能通过第一变压器传递到两相两重斩波电路，并供给负载，第一支撑电容通过第二磁复位二极管并接在第二变压器原方绕组两侧，为第二变压器提供磁复位电压，吸收第二变压器磁心的激磁能量，实现第二变压器磁心的磁复位；
[0019]第二开关管开通时，第一开关管关断，第二支撑电容上储存的电能通过第二变压器传递到两相两重斩波电路，并供给负载，第二支撑电容通过第一磁复位二极管并接在第一变压器原方绕组两侧，为第一变压器提供磁复位电压，吸收第一变压器磁心的激磁能量，实现第一变压器磁心磁复位；
[0020]交错式单管正激变换电路中，第一支撑电容、第二支撑电容分别通过第一变压器与第二变压器向两相两重斩波电路传递能量，并供给负载，同时分别为第二变压器与第一变压器提供磁复位电压，吸收激磁能量，完成第二变压器与第一变压器的磁复位。
[0021]第一支撑电容通过第二磁复位二极管并接在第二变压器原方绕组两侧，第二支撑电容通过第一磁复位二极管并接在第一变压器原方绕组两侧；以这种连接方式为基础的电路拓扑构成了交错式单管正激变换电路独特的磁复位方式，在一个开关周期内，交错式单管正激变换电路中的两个支撑电容分别为两个变压器提供磁复位电压，并吸收其激磁能量，使得交错式单管正激变换电路无需外加磁复位绕组即可实现变压器的磁复位；两个变压器的磁心均工作在单端状态，避免了双倍磁通效应，电路的启动过程迅速，输出电流的动态响应速度快；由于无需外加磁复位绕组，还有效简化了电路结构。
[0022]优选地，两相两重斩波电路包括第一整流二极管、第二整流二极管、第一续流二极管、第二续流二极管、第一储能电感、第二储能电感和滤波电容；
[0023]其中，第一整流二极管的阳极作为两相两重斩波电路的第一输入端，第一储能电感输入端连接第一整流二极管的阴极，滤波电容的第一端连接第一储能电感的输出端；
[0024]第一续流二极管的阳极作为两相两重斩波电路的第二输入端，滤波电容的第二端连接第一续流二极管的阳极，第一续流二极管的阴极与第一整流二极管的阴极相连；
[0025]第二整流二极管的阳极作为两相两重斩波电路的第三输入端，第二储能电感输入端连接第二整流二极管的阴极，滤波电容的第一端连接第二储能电感的输出端；
[0026]第二续流二极管的阳极作为两相两重斩波电路的第四输入端，滤波电容的第二端连接第二续流二极管的阳极，第二续流二极管的阴极与第二整流二极管的阴极相连；
[0027]通过两个储能电感对进行电流续流，在负载端得到连续的电流，实现电源的恒流输出特性；两个储能电感的输出端并联，输出到负载中的电流为两个储能电感电流之和，总的输出电流增大，实现电源的大功率输出。
[0028]优选的，两相两重斩波电路包括第一同步整流管、第二同步整流管、第三同步整流管、第四同步整流管、第一储能电感、第二储能电感和滤波