一种正激式恒流源制造技术

一种正激式恒流源，其特征在于，它包括：正激式高频隔离ＤＣ／ＤＣ变换器和控制电路；正激式高频隔离ＤＣ／ＤＣ变换器采用毫欧级的精密电阻［Ｒ３］作为输出电流的检测，变压器原边的电流采用电阻［Ｒ２］检测；所述的控制电路主要包括正弦波发生电路、采用波形叠加技术的基准生成电路，采样弱信号的有源放大电路，毫欧级电阻采样信号调理电路，ＰＷＭ发生电路、电流外环调节和峰值电流内环限流电路；所述的基准生成电路是将精密正弦基准和直流分量用运放的同相求和电路进行波形叠加，作为最后要控制的电流的给定；所述的外环电流控制电路是将检测电阻上的电压经过跟随器以后运放进行有源放大，其输出与波形基准进行比较，采用比例积分控制以后，其输出经过光藕线性隔离，送入电流调节器；所述的内环电流限流电路是将Ｒ２上的电压作为电流调节器的反馈，电流内环的调节器采用ＵＣ３８４Ｘ的电流调节器。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术提供一种正激式恒流源，它属于电力电子
的高频开关电源技术。
技术介绍
高频开关电源由于其高效、高功率密度的优点在日常生活和工业应用中有着非常广泛的用途。然而常用的开关电源一般是电压源，而对于开关型电流源确很少有资料报道，对于恒定输出的电流源的纹波，总希望它越小越好。而对于某些特殊的应用场合，如臭氧发生的场合，这种附加的低频纹波是很必要的，一般采取的方案是稳定是所要输出的直流分量，而叠加的交流分量通过输出的震荡来产生，这种控制策略很难控制交流分量和直流分量之比，并且输出的交流波形存在明显的失真。《电力电子技术》2001年第1期《谐振充电式脉冲激光电源》一文中，介绍了一种谐振充放电的脉冲激光电源，它在本质上是一种电压源的控制思路。采用串联谐振，提高了器件对电压和电流应力的要求，并且只有一个PI调节器，电源的动态响应比较慢。《电力电子技术》2002年4月《采用电流控制策略的新型电火花加工电源的研究》一文中所涉及的电火花加工电源。前级输出为无低频脉动的恒流源，采用电感进行限流，虽然与传统的电阻限流相比，可靠性和效率都有所提高，但是并不能真正意义上限流，因为原边的高频电流尖峰经过一个平波电感以后，控制系统无法敏感到该电流尖峰。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种原理简单、工作稳定可靠，并且能输出叠加恒定幅值和频率的交流纹波的恒流源。本技术包括正激式高频隔离DC/DC变换器和控制电路。所述的正激式高频隔离DC/DC变换器，采用毫欧级的精密电阻R3作为输出电流的检测，而变压器原边的电流采用电阻R2检测。所述的控制电路主要包括正弦波发生电路、采用波形叠加技术的基准生成电路，采样弱信号的有源放大电路，毫欧级电阻采样的信号调理电路，PWM发生电路、电流外环调节和峰值电流内环限流电路。所述的基准生成电路是将精密正弦基准和直流分量用运放的同相求和电路进行波形叠加，作为最后要控制的电流的给定。所述的外环电流控制电路是将检测电阻上的电压经过跟随器以后运放进行有源放大，其输出与波形基准进行比较，采用比例积分控制以后，其输出经过光藕线性隔离，送入电流调节器。所述的内环电流限流电路是将R2上的电压作为电流调节器的反馈，电流内环的调节器采用UC384X的电流调节器。本技术把输入的交流电压经整流变成直流电，以后采用高频逆变，变成离散脉冲，经过高频整流变成直流电流，用低通滤波电路滤掉其中的高频成分。当输入电压或负载发生变化时，改变功率管的脉宽，以保持输出电流的恒定。而输出电流的波形由控制来决定；采用波形叠加技术，生成精密的基准，而基准中的交流分量和直流分量之比与所要求的输出相同，而基准中交流分量的频率也和所要求的输出相同。从控制方式上采用双重电流控制技术，既生成了所要输出的恒定电流，又限制了功率器件中电流的峰值减少了对功率管电流应力的要求。本技术同时采样功率管上的峰值电流和输出电流，能做到真正意义上的限流，与上述的激光电源方案相比，系统动态响应更快，而与上述的电火花加工电源相比，能做到真正意义上的限流。控制电路上采用波形叠加，生成所需要的基准值，因为基准中既有直流又有交流分量，而采用的是直接反馈技术，所以输出必然跟随基准的变化，随着时间的变化，输出波形不会失真。附图说明图1是本技术的工作原理图；图2是本技术正激隔离式高频DC/DC变换器的电路图； 图3是本技术具体实施方式的控制电路图；图4是图3流过功率管中电流；图5功率管中电流的展开；图6外环电流的给定(CH1)与反馈(CH2)；图7输出电流的波形(100mv/A)。具体实施方式以下结合附图和具体实施方式对本技术进行进一步说明。本技术包括正激式高频隔离DC/DC变换器和控制电路。工作原理如图1所示，交流输出电压经整流以后，得到直流电压，然后经过高频逆变，得到高频脉冲波，通过高频变压器变压隔离，然后在经过高频整流和低通滤波以后，得到所需要的电流。因为输出电流是控制对象，所以输出电流要引入反馈控制，经过电流检测和有源放大，作为电流外环调节的反馈，精密正弦发生和直流基准给定，通过波形叠加，作为电流外环调节的给定，电流外环调节的输出经过信号线性隔离，作为电流内环调节的给定，内环电流检测以后，作为电流内环的反馈，然后输出PWM信号，控制高频逆变桥的开关。图2为正激隔离式高频DC/DC变换器的电路图。交流电经RECT1整流，电容C1直流滤波，电容C1正极、变压器T1的同名端、C2、R1接整流桥的2脚，变压器T1原边的非同名端接开关管Q1的D极，而开关管Q1的S极通过电阻R2接原边的地。整流桥的4脚接地。D1、R1、C2为吸收电路，其中D1的阳极接Q1的D端，而D1的阴极接C2和R1的另一端。变压器的副边经过整流管PD1整流以后，再经过L1、C3低通滤波，R0为负载电阻、R3为输出电流的检测电阻。其中变压器T1的副边接PD1的两个阳极，而阴极接电感L1一端，而L1的另一端接电容C3的正极和负载R0，R0的另一端接R3的一端，R3的另一端接副边的地。工作原理如图1所示，把输入的交流电压经整流变成直流电，以后采用高频逆变，变成离散脉冲，经过高频整流变成直流电流，用低通滤波电路滤掉其中的高频成分。当输入电压或负载发生变化时，改变功率管的脉宽，以保持输出电流的恒定。控制电路见图3主要包括括正弦波发生电路、采用波形叠加技术的基准生成电路，采样弱信号的有源放大电路，毫欧级电阻采样的信号调理电路，PWM发生电路、电流外环调节和峰值电流内环限流电路。具体控制电路如图3所示，其中VCC和VC值为15V且不共地的电源。正弦波产生电路为ICL8038函数发生器，该芯片的6角接VCC，11脚接地，R3和R4接该芯片的5角和4角。8脚和7角短接，9角通过电阻R2接正电源VCC。10角通过电容C1接地，12角通过电阻R1接地，C21为该芯片的解藕电容，两端分别接VCC和地。该芯片的2脚输出为一叠加直流分量的低频脉动，该低频脉动的频率和输出电流的低频脉动的频率相同，其输出y1＝A1sin(wt)+D1(V)，其中A1为正弦波幅值，D1为直流偏置的大小，y1通过电阻R7接LM324的同相端3，R5和R6为分压电路，R5和R6的一端接在一起，而R5的另一端接VCC，R6的另一端接地，分压以后经过电阻R8接LM324的3脚，R33接LM32的3脚到地。R9接LM324的2脚和地，而R8接LM324的2脚和输出脚1。该输出脚1经过R13接LM324的10脚。采样的输出的电流Io经过电阻R20接LM324的5脚，而6脚和7脚之间接一个电阻R21，R22接在7脚和12脚之间，R23接在12脚和地之间。R24接在13脚和地之间，R38和C38串联接在13和14中间，R25也接在13和14中间。输出14脚经过电阻R14接LM324的9脚，R11和电容C2组成比例积分电路接在LM324的9脚和8脚。输出8脚经过电阻R12与光藕PC817的输入的阳极相接，输入的阴极接地。输出的射极通过电阻R16接地，然后电阻R16上的电压接到UC3845的1脚，IP为图2中电阻R3上的电压，该电压经过R17和C26组成的低通滤波电路接在UC3845的3脚，而该芯片的4脚和8脚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沙德尚，孔力，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：实用新型
国别省市：