专利名称：一种线性放大器及其大功率脉冲电源的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种采用功率器件IGBT作为线性器件使用的线性放大器，以及使用上述线性放大器的大功率脉冲电源，属于电力电子和电源技术领域。
背景技术：
在采用功率器件作开关器件并联来实现大电流、跟踪误差小、占空比低、输出电流脉冲是可控的电源时，存在调制过程造成响应延迟，且输出需加低通滤波，这样在控制上增加了极点，在闭环控制中不容易保证系统稳定。
若采用线性器件场效应管或晶体管来实现，线性器件的耐压都比较低，难以保证系统要求。
发明内容本发明为了解决以上技术的不足，提供了一种采用功率器件IGBT作为线性器件使用的线性放大器，整个电路构成了可控制的线性电流源，由于该放大器是线性放大器，具有很好的跟踪性能，具有恒流源特性，因此在实现大电流时，不需加均流电抗器就很容易实现并联。
本发明的另一目的在于提供一种使用上述线性放大器的大功率脉冲电源，由于线性放大器的供电电源是可变的，针对线性放大器的功耗大，采用供电电源是可变的来降低功率器件的损耗，提高系统的效率。
本发明是通过以下措施来实现的本发明的线性放大器，是由两个运算放大器A1和A2、一个功率器件IGBT和一个无感电阻R1组成；两个运算放大器接成相串联的射极跟随器与功率器件IGBT接成的集电极输出、电流负反馈放大器相连接，无感电阻R1的一端分别与射极跟随器A2的反向端和功率器件IGBT的射极连接，无感电阻R1的另一端接地。
本发明的大功率脉冲电源，是由一个主电流源I、两个电流源I1和I2、两个可控电压V1和V2、三个电容C、C1和C2及开关K、二极管D、电感L、无感限流电阻R2组成；所述的主电流源I为权利要求1所述的线性放大器，所述的电流源I1和I2为恒流源，所述的电感L为负载；电流源I1的输入端接可控电压V1、输出端对地接电容C1及开关K的一端；开关K的另一端分别连接负载L、二极管D的负极、以及对地接电容C；负载L的另一端串联有无感限流电阻R2、主电流源I；二极管D的正极分别与电流源I2的输出端和电容C2的一端相接，电容C2的另一端接地，电流源I2的输入端接可控电压V2。
本发明的线性放大器，电路部分设计成由两级运算放大器相串联与功率器件IGBT接成的集电极输出、电流负反馈放大器组成线性放大器。由于射极跟随器具有输入阻抗高和输出阻抗低的特点，电路除级间有好的隔离特性外，还实现了低电压，大电流的功能。功率器件IGBT接成的集电极输出、电流负反馈形式，提高了功率器件的稳定性。由于线性放大器的电源不是恒定的，而是让其与输出电压幅度相适应，尽可能降低功率器件上的压降，线性放大器具有电流源特性，因此多个放大器并联时不需加限流电抗也能够很好的实现跟踪性能及大电流输出的效果。
电流线性放大器的输入信号来自控制电压Vi，由于电流线性放大器采用了射极跟随器及集电极输出、电流负反馈的形式，满足了输出电流的需要，提高了电流输出的稳定性。
采用功率器件IGBT作为线性器件使用的线性放大器，整个电路构成了可控制的线性电流源，由于该放大器是线性放大器，具有很好的跟踪性能，具有恒流源特性，因此在实现大电流时，不需加均流电抗器就很容易实现并联。
大功率脉冲电源由于采用了电流线性放大器及线性电流源的供电系统，在输入电流和输出电流两个恒流源的控制下，电源的输出电流能跟踪给定信号控制电压Vi的变化，提高了电源电流输出的稳定性和精度。由于线性放大器的供电电源是可变的，针对线性放大器的功耗大，采用供电电源是可变的来降低功率器件的损耗，提高系统的效率。
图1 是本发明的线性放大器的原理图
图中A1、A2为运算放大器；IGBT为功率器件；R1为无感电阻；Vi为控制电压；V0为主电源。
图2 是本发明的大功率脉冲电源的原理中V1、V2为可控电压；I1、I2为电流源；I为主电流源；C、C1、C2为电容；K为开关；L为电感；R2为无感限流电阻；D为二极管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作具体的说明。
附图1所示，是利用功率器件IGBT作线性器件来实现大功率脉冲电源的方法电路原理图，是由两个运算放大器A1和A2接成相串联的射极跟随器与一个IGBT接成的集电极输出、电流负反馈放大器相连接、无感电阻R1的一端分别与射极跟随器A2的反向端和IGBT的射极连接，无感电阻R1的另一端接地，组成线性放大器。
附图2，是电流线性放大器供电系统(大功率脉冲电源)原理图，由V1、V2两个可控电压、I1、I2两个电流源、三个电容C、C1、C2及开关K、二极管D、电感L(负载)、无感限流电阻R2、主电流源I组成。所述的主电流源I为图1的线性放大器，线性放大器的主电源V0与无感限流电阻R2连接。其中I1、I2均为恒流源，用于给C1、C2充电。
电容C1、C的充、放电次数取决于开关K的开启频率。当开关断开时，电流源I1在可控电压V1的作用下，以恒流源的特性向电容C1充电，当开关K闭合时，电流源I1及电容C1的电流向电容C充电和电感L(负载)、无感限流电阻R2、主电流源I提供电流。在工作状态中，当开关K断开时，电容C向电感L(负载)、无感限流电阻R2、主电流源I放电。当电感L(负载)的电压低于二极管D的结压降时，这时电容C2的电流通过二极管D向电感L(负载)、电阻R、主电流源I放电。当主流源I两端的电压高于二极管D的结压降时，电容C2停止放电。因此，在两个可控电压V1、V2和两个恒流源I1、I2的作用下，主电流源I对负载电流进行调整，使通过负载的电流始终保持恒流特性。
权利要求
1.一种线性放大器，其特征在于是由两个运算放大器(A1、A2)、一个功率器件(IGBT)和一个无感电阻(R1)组成；两个运算放大器(A1、A2)接成相串联的射极跟随器与功率器件(IGBT)接成的集电极输出、电流负反馈放大器相连接，无感电阻(R1)的一端分别与射极跟随器(A2)的反向端和功率器件(IGBT)的射极连接，无感电阻(R1)的另一端接地。
2.一种大功率脉冲电源，其特征在于是由一个主电流源(I)、两个电流源(I1、I2)、两个可控电压(V1、V2)、三个电容(C、C1、C2)及开关(K)、二极管(D)、电感(L)、无感限流电阻(R2)组成；所述的主电流源(I)为权利要求1所述的线性放大器，所述的电流源(I1、I2)为恒流源，所述的电感(L)为负载；电流源(I1)的输入端接可控电压(V1)、输出端对地接电容(C1)及开关(K)的一端；开关(K)的另一端分别连接负载(L)、二极管(D)的负极、以及对地接电容(C)；负载(L)的另一端串联有无感限流电阻(R2)、主电流源(I)；二极管(D)的正极分别与电流源(I2)的输出端和电容(C2)的一端相接，电容(C2)的另一端接地，电流源(I2)的输入端接可控电压(V2)。
全文摘要
本发明涉及一种采用功率器件IGBT作为线性器件使用的线性放大器，以及使用上述线性放大器的大功率脉冲电源，属于电力电子和电源技术领域。本发明的线性放大器，是由两个运算放大器A1和A2、一个功率器件IGBT和一个无感电阻R1组成。本发明的大功率脉冲电源，是由一个主电流源I、两个电流源I1和I2、两个可控电压V1和V2、三个电容C、C1和C2及开关K、二极管D、电感L、无感限流电阻R2组成。线性放大器采用功率器件IGBT作为线性器件，整个电路构成了可控制的线性电流源，具有很好的跟踪性能，具有恒流源特性。本发明的大功率脉冲电源，采用供电电源是可变的来降低功率器件的损耗，提高系统的效率。
文档编号H03F3/42GK101072013SQ20071001436
公开日2007年11月14日 申请日期2007年4月25日 优先权日2007年4月25日
发明者何洪臣, 李瑞来, 方汉学, 胡顺全, 尹彭飞 申请人:山东新风光电子科技发展有限公司