[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于零磁通電流閉環(huán)反饋的電流源

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910588410.5
• 申請(qǐng)日: 2019-07-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110320951B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓超;龍鋒利;郜垚;陳素穎
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G05F1/565
• 分類(lèi)號(hào): G05F1/565
• 代理公司: 北京天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11386
• 代理人: 李明里;龐許倩

1.一種基于零磁通電流閉環(huán)反饋的電流源，其特征在于，包括，輸入回路、調(diào)節(jié)回路、輸出回路和環(huán)形磁芯；

所述環(huán)形磁芯由M個(gè)重疊在一起的軟磁磁環(huán)構(gòu)成；M為大于等于3的奇數(shù)；

所述輸入回路，包括電流基準(zhǔn)源和纏繞在所述環(huán)形磁芯上的第一線(xiàn)圈；在所述電流基準(zhǔn)源輸入電流的驅(qū)動(dòng)下，第一線(xiàn)圈在環(huán)形磁芯上產(chǎn)生輸入磁通；

所述輸出回路，包括電源驅(qū)動(dòng)器和纏繞在所述環(huán)形磁芯上的第二線(xiàn)圈，所述第二線(xiàn)圈與電源驅(qū)動(dòng)器、負(fù)載連接構(gòu)成輸出回路，在所述電源驅(qū)動(dòng)器的輸出電流驅(qū)動(dòng)下，第二線(xiàn)圈在環(huán)形磁芯上產(chǎn)生反饋磁通；

所述調(diào)節(jié)回路與電源驅(qū)動(dòng)器連接，通過(guò)感應(yīng)環(huán)形磁芯上的磁通變化，調(diào)節(jié)電源驅(qū)動(dòng)器的輸出電流；

通過(guò)調(diào)整所述輸入回路中的安匝數(shù)，使得所述電源驅(qū)動(dòng)器輸出預(yù)先設(shè)定大小的電流；

所述調(diào)節(jié)回路包括補(bǔ)償激勵(lì)器、磁通快響器、磁通補(bǔ)償器和電流調(diào)節(jié)器；

所述補(bǔ)償激勵(lì)器包括纏繞在環(huán)形磁芯上的激勵(lì)線(xiàn)圈和零磁通檢測(cè)器；所述激勵(lì)線(xiàn)圈用于感應(yīng)環(huán)形磁芯上的磁通變化；并將磁通變化輸出到所述零磁通檢測(cè)器，進(jìn)行磁場(chǎng)檢測(cè)；當(dāng)環(huán)形磁芯上的磁通非零時(shí)，輸出與磁通對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電流到磁通補(bǔ)償器；

所述磁通快響器包括纏繞在環(huán)形磁芯上的快響線(xiàn)圈，用于感應(yīng)環(huán)形磁芯上的快速磁通變化，輸出與磁通變化對(duì)應(yīng)的快響電流到磁通補(bǔ)償器；

所述磁通補(bǔ)償器包括疊加放大器和補(bǔ)償線(xiàn)圈；所述疊加放大器接收所述補(bǔ)償激勵(lì)器輸出的感應(yīng)電流和磁通快響器輸出的快響電流，進(jìn)行電流疊加、放大后，輸出到纏繞在環(huán)形磁芯上的補(bǔ)償線(xiàn)圈，對(duì)軟磁磁環(huán)內(nèi)的磁通進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)節(jié)，使軟磁磁環(huán)內(nèi)的磁通減少到零；在磁通為零時(shí)，補(bǔ)償線(xiàn)圈中的電流為零；

所述電流調(diào)節(jié)器與輸出回路的電源驅(qū)動(dòng)器連接，對(duì)補(bǔ)償線(xiàn)圈的電流進(jìn)行采樣、調(diào)理后，輸出到電源驅(qū)動(dòng)器中驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生輸出電流。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流源，其特征在于，所述輸入回路還包括與第一線(xiàn)圈連接的接入匝數(shù)控制器，用于通過(guò)控制所述第一線(xiàn)圈的接入匝數(shù)，調(diào)整輸入回路中的安匝數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流源，其特征在于，所述第一線(xiàn)圈采用二進(jìn)制繞線(xiàn)方式，包括N個(gè)二進(jìn)制繞線(xiàn)組，其中，第1個(gè)二進(jìn)制繞線(xiàn)組的匝數(shù)為2⁰圈，第i個(gè)二進(jìn)制繞線(xiàn)組的匝數(shù)為2ⁱ圈，第N個(gè)二進(jìn)制繞線(xiàn)組的匝數(shù)為2^N圈；

所述接入匝數(shù)控制器為N路換向開(kāi)關(guān)，分別與N個(gè)二進(jìn)制繞線(xiàn)組對(duì)應(yīng)連接，用于將選定的二進(jìn)制繞線(xiàn)組，串行接入到輸入回路中。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流源，其特征在于，所述電流調(diào)節(jié)器包括采樣器和調(diào)理放大器；

所述采樣器包括精密采樣電阻，采樣磁通補(bǔ)償電流，輸出采樣電壓；

所述調(diào)理器為比例積分調(diào)節(jié)器，對(duì)采樣電壓進(jìn)行比例積分后，輸出到電源驅(qū)動(dòng)器中驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生輸出電流。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電流源，其特征在于，所述精密采樣電阻采用內(nèi)部六芯片匹配的集成封裝結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)確度指標(biāo)優(yōu)于1ppm；

所述比例積分調(diào)節(jié)器采用精密運(yùn)放，運(yùn)放的溫度穩(wěn)定度優(yōu)于±0.1℃。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流源，其特征在于，所述第一線(xiàn)圈、第二線(xiàn)圈和補(bǔ)償線(xiàn)圈分別纏繞在全部的軟磁磁環(huán)上；所述快響線(xiàn)圈纏繞在其中一個(gè)軟磁磁環(huán)上，所述激勵(lì)線(xiàn)圈纏繞在剩余的M-1個(gè)軟磁磁環(huán)上；

所述激勵(lì)線(xiàn)圈包括繞向相反、匝數(shù)相同的正向激勵(lì)繞組和反向激勵(lì)繞組，每個(gè)激勵(lì)繞組包括個(gè)線(xiàn)圈，每個(gè)線(xiàn)圈分別纏繞在不同的軟磁磁環(huán)上。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流源，其特征在于，所述補(bǔ)償線(xiàn)圈與快響線(xiàn)圈的繞向相同，所述補(bǔ)償線(xiàn)圈的匝數(shù)為500～1000匝。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的電流源，其特征在于，所述輸出回路還包括平波電感在內(nèi)的濾波器，用于濾除輸出電流中的紋波電流。