大功率精密电流源、批量校准装置、电流生成及校准方法制造方法及图纸

本公开提供了一种用于电流校准的大功率精密电流源，属于电子电路技术领域。该电流源包括小功率电流源，环形磁芯，缠绕于所述环形磁芯的第一线圈、补偿线圈，以及穿过或缠绕于所述环形磁芯的第二线圈；所述第一线圈连接所述小功率电流源的两极，形成输入回路；所述第二线圈连接驱动电源的两极，形成输出回路，所述驱动电源用于输出大功率电流；所述补偿线圈连接所述驱动电源的控制器，形成补偿回路，所述控制器用于控制所述驱动电源输出的所述大功率电流；其中，所述第一线圈的匝数大于所述第二线圈的匝数。本公开提供了一种准确度较高的大功率电流源，可用于精密电流传感器的校准，能够保证电流传感器较优的测量精度。

High power precision current source, batch calibration device, current generation and calibration method

The invention discloses a high-power precision current source for current calibration, belonging to the technical field of electronic circuits. The current source includes a low power current source, a ring magnetic core, a first coil wound in the ring magnetic core, a compensation coil, and a second coil passed through or wound in the ring magnetic core; the first coil connects the two poles of the low power current source to form an input loop; and the second coil connects the two poles of the driving power source. The compensating coil connects the controller of the driving power supply to form a compensating circuit for controlling the high power current output by the driving power supply, wherein the turns of the first coil are greater than those of the second coil. Number. The present invention provides a high-power current source with high accuracy, which can be used for calibration of precision current sensors and can ensure better measurement accuracy of current sensors.

【技术实现步骤摘要】
大功率精密电流源、批量校准装置、电流生成及校准方法
本公开涉及电子电路
，尤其涉及一种用于电流校准的大功率精密电流源、电流传感器批量校准装置、用于电流校准的大功率电流生成方法及电流传感器校准方法。
技术介绍
电流测量器件在电子设备及电路中有着广泛的应用，为了保证电流测量器件的测量精度，经常需要利用标准电流对电流测量器件进行校准，在此过程中，标准电流的准确度对校准的结果有直接的影响，如果标准电流的误差较大，将导致电流测量器件的测量精度较低。直流电流传感器(DirectCurrent-CurrentTransformer，DCCT)是加速器高精度稳流电源普遍应用的电流测量器件。随着加速器建设规模越来越大，励磁电源的数量急剧增加，需要校准的DCCT的数量也将大规模增加，例如高能光源的电源数量超过2500台套，每台套电源将至少包含一套DCCT。为了提高DCCT的校准效率，需要采取批量校准的方式，则需要大功率的标准电流，通常标准电流应当至少为百A级别。目前仅有mA级别的电流源输出的标准电流能达到ppm量级(partspermillion，百万分之一，通常表示误差的相对大小，ppm值越小，说明误差越小，精度越高)的稳定性和准确度；对于大功率电流源，由于其自身就需要传感器作为采样元件，且整个系统需要极高的温度稳定性，因此其输出的百A级别的标准电流仅能实现100ppm量级的精度，基于这种标准电流校准的DCCT也仅能保证100ppm量级的测量精度。以高能光源为例，为实现束流的首圈积累等需求，要求每台电源的初始精度优于50ppm。可见，现有的大功率电流源无法满足高精度的DCCT校准。需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
本公开的目的在于提供一种用于电流校准的大功率精密电流源、电流传感器批量校准装置、用于电流校准的大功率电流生成方法及电流传感器校准方法，进而至少在一定程度上克服现有的大功率电流源输出的电流准确度较低的问题。本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。根据本公开的一个方面，提供一种用于电流校准的大功率精密电流源，包括小功率电流源，环形磁芯，缠绕于所述环形磁芯的第一线圈、补偿线圈，以及穿过或缠绕于所述环形磁芯的第二线圈：所述第一线圈连接所述小功率电流源的两极，形成输入回路；所述第二线圈连接驱动电源的两极，形成输出回路，所述驱动电源用于输出大功率电流；所述补偿线圈连接所述驱动电源的控制器，形成补偿回路，所述控制器用于控制所述驱动电源输出的所述大功率电流；其中，所述第一线圈的匝数大于所述第二线圈的匝数。在本公开的一种示例性实施例中，所述补偿回路还包括：取样电阻，用于将所述补偿线圈的电流转换为补偿电压。在本公开的一种示例性实施例中，所述补偿回路还包括：比例积分调节器，连接于所述取样电阻与所述控制器之间，用于将所述补偿电压转换为调节信号。在本公开的一种示例性实施例中，所述输出回路还包括：滤波器，用于滤除所述大功率电流的纹波电流。在本公开的一种示例性实施例中，所述滤波器包括平波电感。在本公开的一种示例性实施例中，所述小功率电流源为可调电流源。在本公开的一种示例性实施例中，所述第一线圈与所述第二线圈的匝数比为500:1～2000:1。根据本公开的一个方面，提供一种电流传感器批量校准装置，包括：上述任意一项所述的大功率精密电流源，以及多个待校准的环形电流传感器，所述大功率精密电流源的两极连接线依次穿过各所述环形电流传感器。根据本公开的一个方面，提供一种用于电流校准的大功率电流生成方法，包括：将小功率电流源连接到缠绕于环形磁芯的第一线圈，根据目标电流及预设比例计算并设定所述小功率电流源输出的参考电流；将驱动电源连接到穿过或缠绕于所述环形磁芯的第二线圈，形成输出回路；将所述驱动电源的控制器连接到缠绕于所述环形磁芯的补偿线圈；根据所述控制器的反馈信号调节所述驱动电源，以使所述输出回路输出目标电流；其中，所述预设比例为所述第一线圈与所述第二线圈的匝数比，所述匝数比大于1。根据本公开的一个方面，提供一种电流传感器校准方法，包括：利用上述任意一项所述的大功率精密电流源输出标准电流；通过所述标准电流校准目标电流传感器。本公开的示例性实施例具有以下有益效果：本示例性实施例以小功率电流源产生的参考电流为输入，以驱动电源输出的大功率电流为输出，通过补偿回路中的控制器调节驱动电源的输出，使得环形磁芯保持零磁通，从而控制输出的大功率电流与输入的参考电流之间精确的转换匝数比，以获得高精度的大功率电流。一方面，提供了一种大功率精密电流源，可用于大电流的电流传感器的校准，提高电流传感器的测量精度。另一方面，通过补偿回路的调节作用，能够实现大功率精密电流源内部回路的闭环控制，控制方法较简单，且能够保证大功率电流较高的精度。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出本示例性实施例中一种大功率精密电流源的电路图；图2示出本示例性实施例中一种大功率精密电流源的补偿回路的电路图；图3示出本示例性实施例中另一种大功率精密电流源的电路图；图4示出本示例性实施例中一种大功率电流闭环控制的流程框图；图5示出本示例性实施例中一种电流传感器批量校准装置的示意图；图6示出本示例性实施例中一种大功率电流生成方法的流程图。具体实施方式现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。本公开的示例性实施例首先提供了一种用于电流校准的大功率精密电流源。参考图1所示，该大功率精密电流源100可以包括小功率电流源112，环形磁芯140，缠绕于环形磁芯140的第一线圈111、补偿线圈131，以及穿过或缠绕于环形磁芯140的第二线圈121；其中，第一线圈111连接小功率电流源112的两极，形成输入回路110；第二线圈121连接驱动电源122的两极，形成输出回路120，驱动电源122用于输出大功率电流Iout；补偿线圈131连接驱动电源122的控制器132，形成补偿回路130，控制器132用于控制驱动电源122输出的所述大功率电流；第一线圈111的匝数大于第二线圈121的匝数。其中，小功率电流源112为市面上已有的精密电流源，可以输出mA级别的参考电流，应当具有较高的精度，可将误差控制在ppm量级。环形磁芯为闭合形状的磁性体，可以由坡莫合金或微晶合金等磁性材料制成。第一线圈、第二线圈、补偿线圈为导电线缆绕制而成的线圈。第二线圈可以是缠绕于环形磁芯的多线圈绕组，也可以是穿过环形磁芯的单线圈电缆。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电流校准的大功率精密电流源，包括小功率电流源，环形磁芯，缠绕于所述环形磁芯的第一线圈、补偿线圈，以及穿过或缠绕于所述环形磁芯的第二线圈；其特征在于：所述第一线圈连接所述小功率电流源的两极，形成输入回路；所述第二线圈连接驱动电源的两极，形成输出回路，所述驱动电源用于输出大功率电流；所述补偿线圈连接所述驱动电源的控制器，形成补偿回路，所述控制器用于控制所述驱动电源输出的所述大功率电流；其中，所述第一线圈的匝数大于所述第二线圈的匝数。

【技术特征摘要】
1.一种用于电流校准的大功率精密电流源，包括小功率电流源，环形磁芯，缠绕于所述环形磁芯的第一线圈、补偿线圈，以及穿过或缠绕于所述环形磁芯的第二线圈；其特征在于：所述第一线圈连接所述小功率电流源的两极，形成输入回路；所述第二线圈连接驱动电源的两极，形成输出回路，所述驱动电源用于输出大功率电流；所述补偿线圈连接所述驱动电源的控制器，形成补偿回路，所述控制器用于控制所述驱动电源输出的所述大功率电流；其中，所述第一线圈的匝数大于所述第二线圈的匝数。2.根据权利要求1所述的电流源，其特征在于，所述补偿回路还包括：取样电阻，用于将所述补偿线圈的电流转换为补偿电压。3.根据权利要求2所述的电流源，其特征在于，所述补偿回路还包括：比例积分调节器，连接于所述取样电阻与所述控制器之间，用于将所述补偿电压转换为调节信号。4.根据权利要求1所述的电流源，其特征在于，所述输出回路还包括：滤波器，用于滤除所述大功率电流的纹波电流。5.根据权利要求4所述的电流源，其特征在于，所述滤波器包括平波电感。6.根据权利要求1所述的电流源，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙锋利，韩超，刘鹏，陈斌，程健，
申请(专利权)人：中国科学院高能物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11