[發明專利]一種二端串聯型自供電數控大功率直流可調穩流裝置

有效

• 申請號: 201210411587.6
• 申請日: 2012-10-24
• 公開（公告）號: CN102880214A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 閔子建;袁慧梅
• 申請（專利權）人: 首都師范大學
• 主分類號: G05F1/46
• 分類號: G05F1/46
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

技術領域

本發明涉及一種二端串聯型自供電數控大功率直流可調穩流裝置（結構框圖如圖1所示），裝置工作電壓可達幾百伏。特別涉及裝置中采用精密穩壓集成電路組成精密穩壓電源模塊(2)，以及采用數字電位器組成數字穩流調節模塊(3)，屬于穩流、穩壓電路結構技術領域。

背景技術

通常穩流電源是在穩壓電源的基礎上實現的，穩壓部分一般采用半導體穩壓二極管或三端專用穩壓器件如78XX系列構成，穩流電源工作時應允許負載短路。穩壓二極管的穩壓特性較差，構成的穩流電源效果不好。78XX系列穩壓器件耐壓為40V，用它構成的穩流電源輸入電壓不能超過40V，只能用于負載電阻較小或穩流電流較小的環境。若要求穩流電源的工作電壓達到數百伏，其電路結構復雜，成本高。

這類穩流電源的控制部分有專用供電系統。若需要將普通高壓整流電源升級改造成高壓大功率穩流電源，如鍍膜機電源，采用這類裝置會增加改造的復雜性，設計難度和制作成本。

本設計二端串聯型穩流電路利用功率三極管或場效應晶體管的變阻特性，根據負載或輸入電壓的變化自動調節輸出回路總電阻，達到穩流效果，控制部分電源采用自供電結構。

一種基本二端串聯型穩流電路如圖2所示，該穩流電源可直接插入原無穩壓穩流的直流電源供電系統中，實現穩流供電，如對濺射鍍膜機的鍍膜或勵磁線圈的恒流供電。該穩流電路最大能承受約數百伏的輸入電壓。

圖2所示電路的功能簡述如下：

功率放大和穩流反饋：由功率器件T和采樣電阻Rf為主體部件，T選用大功率MOS管作為穩流電路調整管，直接串聯在直流供電回路中，根據負載或輸入電壓的變化自動調節輸出電阻，達到穩流的效果。電阻Rf為穩流采樣電阻，穩流控制信號從Rf上取出，經前置放大器比較放大后控制VMOS管輸出。

穩壓電源：由電阻R3和穩壓二極管D組成。穩壓輸出的穩定性直接決定了穩流電路的電流穩定性。僅由R3和D構成的穩壓電路輸出電壓隨電流波動大，穩定效果差。

為提高電壓穩定性，一般采用穩壓二極管、三端穩壓集成電路78XX組合實現穩壓。該類型電路的主要缺點是工作電流較大大，輸入電壓增高時導致電阻R3上功耗迅速增大，實際應用時工作電壓動態范圍小，系統功耗較大。

穩流調節：通過調節圖2中電位器W抽頭的位置改變電路的穩流值。

穩流控制和放大驅動：提高穩流控制靈敏度。具體結構可參考圖7。

發明內容

本發明提供一種二端串聯型自供電數控大功率直流可調穩流裝置，該裝置與上述基本串聯型穩流電源比較，實現了數控調節，并且留出微機控制接口（TTL電平），便于實現智能化和程控。電流穩定性較好；允許較高工作電壓、較大負載電阻的工作環境；增加了過壓保護功能，防止功率管T因意外引起擊穿損壞。該裝置可實現高至幾百伏電壓的大功率穩流供電。

本發明一種二端串聯型自供電數控大功率直流可調穩流裝置，結構框圖如圖1所示，它包含4個應用電路模塊：功率放大和穩流反饋電路(1)，精密穩壓電源模塊(2)，數控穩流調節模塊(3)，穩流控制和放大驅動模塊(4)。它們彼此互相連接。

圖3給出了二端口穩流裝置的具體電路和元器件型號、規格。該裝置僅有兩個端口：V+和V-。應用時v+與供電電源“+”端相連，V-與負載相連，負載的另一端與供電電源的“-”端相連。裝置本身不需要單獨供電。

裝置設有反接保護和過壓保護。反接保護由整流二極管D1實現，防止電源端口接反引起電路損壞。過壓保護由壓敏電阻RV實現，保護功率管T不被擊穿損壞。

圖中D1：根據需要可選1N4007(工作電流≤1A)，或1N540X(工作電流≤3A)等整流二極管。RV：壓敏電阻，可選MYG型壓敏電阻，其標稱工作電壓應低于管子T的擊穿電壓V_DSS，可取0.7V_DSS。

圖3給出了模塊之間的位置連接關系和連接方式。附圖4，5，6，7是圖3的分割細化，便于模塊功能的理解。根據圖3中電路引線定義符號或圖4～7中電路引出端口符號，它們之間的位置連接關系是：

1.工作時該穩流裝置串聯接入負載回路中，二極管D1正端D+與裝置端口V+相連，負端D-與電路(1)的Td端相連；壓敏電阻VR并聯在裝置端口V+、V-兩端。V+與供電電源“+”端相連，V-端與負載相連，負載的另一端與供電電源“-”端相連。