一种固定管压降的线性电源的制作方法

本发明涉及线性电源，尤其是涉及一种固定管压降的线性电源。

背景技术：

1、线性电源是一种常见的电源，具有输出波形总谐波畸变率低，负载波形质量好，输出阻抗小，带载能力强等优点，被广泛使用在高品质音响设备、高压试验、无线通讯、电机驱动及雷达等领域。但是与开关电源相比，线性电源存在效率低的问题，其原因在于，线性电源工作时，其中的电力电子器件工作在线性放大状态，因此其导通管压降较高，从而导致其功率损耗较大，降低了其效率。目前，以乙类功率放大器为基础的线性电源，其理论最高效率仅为78.5％，而为了提高线性电源的使用效率，多电平供电式线性电源、二极管钳位式线性电源等多种电源应运而生，并取得了成功的应用，但是这些电源也存在着装置体积大，器件使用率低，并且无法实现电源效率的最优化设计，其理论效率多在90％以下。而结合了开关电源和线性电源优点的开关线性复合型电源，虽实现了电源效率的最优化设计，其理论效率可达96％以上，但是由于采用开关部分和线性模块跟踪同一信号的方式，其同步性有待解决，并且由于其采用三极管作为线性模块的调整管，因此仅适用于小功率场景下，不便扩展成大功率电源。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了提供一种降低功率损耗的固定管压降的线性电源。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种固定管压降的线性电源，包括主子系统、控制子系统和信号发生子系统，

4、所述信号发生子系统包括信号转换模块和信号放大模块，所述信号转换模块用于基于所述控制子系统产生正弦信号并转换为模拟信号，所述信号放大模块用于放大所述模拟信号获得参考信号；

5、所述控制子系统包括电压采集模块、信号处理模块和驱动模块，所述电压采集模块用于基于主子系统得到集射极电压作为管压降，所述信号处理模块用于对所述集射极电压进行处理并与参考信号进行比较，以获得控制信号，所述驱动模块用于放大所述控制信号产生驱动信号，实现管压降固定，并用于控制所述主子系统；

6、所述主子系统包括开关模块和线性模块，所述开关模块用于基于所述驱动信号驱动开关通断，所述线性模块基于所述开关模块输出所需的电压。

7、进一步地，所述开关模块为buck电路，所述buck电路包括开关管。

8、进一步地，所述线性模块包括推挽式乙类线性功率放大器和电流反馈通道，所述推挽式乙类线性功率放大器和电流反馈通道均通过igbt构成。

9、进一步地，所述电压采集模块包括差分放大器和多个大电阻组成的降压采集子模块，所述差分放大器由运算放大器构成。

10、进一步地，所述得到集射极电压的步骤包括：

11、基于所述降压采集子模块，从线性模块中多次采集发射极电压或者集电极电压；

12、将所述发射极电压或者集电极电压降低到能够安全输入a/d芯片的电压范围内；

13、将降低后的发射极电压或者集电极电压输入差分放大器，获得多个集射极电压。

14、进一步地，所述获得控制信号的步骤包括：

15、基于所述信号处理模块中的a/d芯片将集射极电压转换为数字量；

16、对所述数字量进行选择，并求平均值；

17、将所述平均值与参考信号进行比较，根据比较结果输出控制信号。

18、进一步地，获得比较结果的步骤包括：

19、判断所述平均值是否小于参考信号，若是，则信号处理模块的输出为1，若否，则信号处理模块的输出为0。

20、进一步地，所述a/d芯片为双通道a/d芯片。

21、进一步地，采用直接频率合成技术产生所述正弦信号。

22、进一步地，所述控制子系统采用单周控制方式。

23、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

24、(1)本发明的线性电源中信号发生子系统生成正弦的参考信号与控制子系统采集的信号进行比较实时控制主子系统，线性电源在调整过程中主子系统根据控制信号进行调整管的通断，不需要频繁地开关动作，减少了损耗，并且维持了稳定的电压输出，避免了因电压波动引起的功率损耗。

25、(2)本发明采用igbt作为线性模块的调整管，通流能力强，电源功率大。

26、(3)本发明的线性电源体积小，结构紧凑，电力电子器件利用率高。

技术特征：

1.一种固定管压降的线性电源，其特征在于，包括主子系统(1)、控制子系统(2)和信号发生子系统(3)，

2.根据权利要求1所述的一种固定管压降的线性电源，其特征在于，所述开关模块(11)为buck电路，所述buck电路包括开关管。

3.根据权利要求1所述的一种固定管压降的线性电源，其特征在于，所述线性模块(12)包括推挽式乙类线性功率放大器和电流反馈通道，所述推挽式乙类线性功率放大器和电流反馈通道均通过igbt构成。

4.根据权利要求1所述的一种固定管压降的线性电源，其特征在于，所述电压采集模块(21)包括差分放大器和多个大电阻组成的降压采集子模块，所述差分放大器由运算放大器构成。

5.根据权利要求4所述的一种固定管压降的线性电源，其特征在于，所述得到集射极电压的步骤包括：

6.根据权利要求1所述的一种固定管压降的线性电源，其特征在于，所述获得控制信号的步骤包括：

7.根据权利要求6所述的一种固定管压降的线性电源，其特征在于，获得比较结果的步骤包括：

8.根据权利要求6所述的一种固定管压降的线性电源，其特征在于，所述a/d芯片为双通道a/d芯片。

9.根据权利要求1所述的一种固定管压降的线性电源，其特征在于，采用直接频率合成技术产生所述正弦信号。

10.根据权利要求1所述的一种固定管压降的线性电源，其特征在于，所述控制子系统(2)采用单周控制方式。

技术总结
本发明涉及一种固定管压降的线性电源，包括主子系统、控制子系统和信号发生子系统，信号发生子系统包括信号转换模块和信号放大模块，信号转换模块用于基于控制子系统产生正弦信号并转换为模拟信号，信号放大模块用于放大模拟信号获得参考信号；控制子系统包括电压采集模块、信号处理模块和驱动模块，电压采集模块用于基于主子系统得到集射极电压作为管压降，信号处理模块用于对集射极电压进行处理并与参考信号进行比较，以获得控制信号，驱动模块用于放大控制信号产生驱动信号，实现管压降固定；主子系统包括开关模块和线性模块，开关模块用于基于驱动信号为线性模块输出所需的电压。与现有技术相比，本发明具有功率损耗小、管压降固定等优点。

技术研发人员：刘召杰,叶卫华,齐春平,刘宏,毕庆刚,马悦皎,缪骞云,司文荣,陈青松,田翠华,江安烽,汲胜昌,丁黎,雷鸣,李朝晖
受保护的技术使用者：国网上海市电力公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7