直流电源脉冲负载适配器制造技术

技术编号:12147107 阅读:70 留言:0更新日期:2015-10-03 03:27
本发明专利技术涉及电子技术领域,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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
直流电源脉冲负载适配器
本专利技术涉及电子
,特别涉及一种直流电源脉冲负载适配器。
技术介绍
从上世纪90年代至今,随着电力半导体开关可靠性不断提高,PWM、SPWM、SVPWM等技术的涌现,开关电源已经被广泛应用于负载特性比较稳定的场所,例如小功率设备、便携工具、仪表等。由于开关电源本身所具备的非线性特性,在负载特征不稳定的场所应用时会导致各种问题,例如磁控溅射中的灭弧问题、激光泵浦中的脉冲退压问题、换向拖动中的制动问题、开关电源级联问题、负载突变问题等,由于上述问题的存在,很难将开关电源应用于大中型电力供给领域等负载特征不稳定的场所。负载突变问题包括重载启动问题和重载开路问题。重载启动问题指的是电源在开机时电路电流的突然变化。为解决该问题,可以采用电阻限流法缓解开机时产生的冲击电流对负载的影响,该方法的主要缺点是:1、变流充电,开始充电电流大,最后电流小,启动时间长;2、无法实现对电源电容的恒流充电;3、无法抑制电路寄生电感反射给电网的电压;4、体积庞大的限流电阻开机瞬间损耗很大(例如当20千瓦电源开机瞬间,缓冲电阻损耗为1128焦耳)。另外,由于传统直流电机启动都是采用逐步增加电枢电压的方式,目前的PWM方式只能控制电压,等待电机达到额定转速时,电枢电压升高到额定励磁电压,从而实现控制电机转矩的目的。该方案存在以下缺点:1、电机启动电压低,电流小,转矩也小,因此带载启动能力差;2、电机空转、堵转、反转等情况出现时电枢中的电流变化很大。重载开路问题指的是负载在开路时电路电流的突然变化,分为负载在线开路与负载离线开路,负载在线开路指的是电源停止输出。负载离线开路的情况就比较复杂,在负载离线开路时,电源电势能依然存在,电源电路中的磁势能突然开路,此时出现的现象就是行业中的常用术语“电流拖尾”,当电源内部电流拖尾时关断损耗增加,开关应力增加(开关电源中,开关关断时的电压应力接近母线电压的2倍,同时伴随10倍开关频率的阻尼振荡),导致负载回路的设备损坏,目前并没有有效解决重载开路问题的方法和设备。
技术实现思路
【要解决的技术问题】本专利技术的目的是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。【技术方案】本专利技术是通过以下技术方案实现的。本专利技术涉及一种直流电源脉冲负载适配器,包括直流电源,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;续流回路,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,其输出端与功率开关的控制端连接;第一基准源。作为一种优选的实施方式,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,所述可控硅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,所述可控硅的阳极与抽头电感的首端连接。作为一种优选的实施方式,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。作为另一种优选的实施方式,所述第一基准源为基准电流源。作为另一种优选的实施方式,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。作为另一种优选的实施方式,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。作为另一种优选的实施方式,所述第二基准源为基准电压源。作为另一种优选的实施方式,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。作为另一种优选的实施方式,所述电流传感器为电流互感器。作为另一种优选的实施方式,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吸收电路并联在抽头电感的首端与尾端之间。作为另一种优选的实施方式,所述第一RC吸收电路和第二RC吸收电路均由串联连接的电阻和电容组成。【有益效果】本专利技术提出的技术方案具有以下有益效果:本专利技术不仅解决了直流电源驱动负载时,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,本专利技术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。附图说明图1为本专利技术的实施例一提供的直流电源脉冲负载适配器的电路原理图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图,对本专利技术的具体实施方式进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例,而不是全部实施例,也不是对本专利技术的限制。基于本专利技术的实施例,本领域普通技术人员在不付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本专利技术的保护范围。实施例一实施例一提供一种直流电源脉冲负载适配器。如图1所示,其包括直流电源1、电流采样电路2、BUCK电路、续流电路3、电流误差放大电路4、电压采样电路5、电压误差放大电路6、单稳态电路7、基准源8、基准源9、PWM控制器10。电流采样电路2串联在直流电源的正极与BUCK电路的功率开关的输入端之间,电流采样电路2的输出端与电流误差放大电路4的反相输入端连接。具体地,本实施例中,电流采样电路2包括电流互感器、负载电阻、桥式整流器,电流互感器的一端与直流电源1的正极连接,其另一端与BUCK电路的功率开关Q1的输入端连接;负载电阻、桥式整流器均并联在电流互感器的两端,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4的反相输入端连接。BUCK电路包括功率开关Q1、抽头电感L、滤波电容C,功率开关Q1的输入端与电流采样电路的一端连接,抽头电感L的首端与功率开关Q1的输出端连接,滤波电容C的一端与抽头电感L的尾端连接,滤波电容C的另一端与直流电源1的负极连接。本实施例中,功率开关Q1的两端还并联有RC吸收电路,具体地,功率开关Q1的输入端与RC吸收电路的一端连接,功率开关Q2的输出端与RC吸收电路的另一端连接。抽头电感L本文档来自技高网
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直流电源脉冲负载适配器

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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,所述可控硅的阴极与抽头电感的首...

【专利技术属性】
技术研发人员:范承张天华刘健王勇陈昆
申请(专利权)人:成都铭庆电子科技有限公司
类型:发明
国别省市:四川;51

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