[發(fā)明專利]一種多路并聯(lián)的超高速低壓大電流脈沖式恒流源

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011008328.X
• 申請(qǐng)日: 2020-09-23
• 公開（公告）號(hào): CN112000167B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張建一;唐德平;朱國軍;周玉柱;桂芬;盛楠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥科威爾電源系統(tǒng)股份有限公司
• 主分類號(hào): G05F1/565
• 分類號(hào): G05F1/565
• 代理公司: 合肥市浩智運(yùn)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34124
• 代理人: 丁瑞瑞

1.一種多路并聯(lián)的超高速低壓大電流脈沖式恒流源，其特征在于，包括主電路(S11)、脈沖恒流源控制電路(S12)、脈沖信號(hào)發(fā)生源(S13)電路、DSP控制器(S14)；所述的主電路(S11)包括直流電源DC5、電容C，多個(gè)IGBT，多個(gè)霍爾電流傳感器以及負(fù)載；多個(gè)IGBT并聯(lián)，多個(gè)IGBT的集電極分別連接在直流電源DC5的正極、發(fā)射極分別連接在負(fù)載的一端，負(fù)載的另一端連接在直流電源DC5的負(fù)極；所述的DSP控制器(S14)發(fā)出SPI信號(hào)以及控制信號(hào)EN輸入到脈沖信號(hào)發(fā)生源(S13)電路；所述的脈沖信號(hào)發(fā)生源(S13)電路與脈沖恒流源控制電路(S12)連接，用于向脈沖恒流源控制電路(S12)發(fā)送多路獨(dú)立的幅值、脈寬及頻率可調(diào)的PWM信號(hào)源作為給定信號(hào)；脈沖恒流源控制電路(S12)的多路獨(dú)立的輸出分別與主電路(S11)的多個(gè)IGBT的門極對(duì)應(yīng)連接；主電路(S11)的多個(gè)霍爾電流傳感器分別采樣多個(gè)IGBT的發(fā)射極輸出電流作為反饋信號(hào)輸入到脈沖恒流源控制電路(S12)與給定信號(hào)作比較，用于控制驅(qū)動(dòng)電壓，使主電路(S11)中的多個(gè)IGBT均工作于線性區(qū)，對(duì)輸出電流大小及脈沖寬度進(jìn)行控制，達(dá)到恒流輸出；

所述的脈沖恒流源控制電路(S12)包括結(jié)構(gòu)相同的多路IGBT驅(qū)動(dòng)電路，所述的多路IGBT驅(qū)動(dòng)電路的輸出端分別對(duì)應(yīng)的與多個(gè)IGBT的門極連接；

所述的IGBT驅(qū)動(dòng)電路包括一個(gè)運(yùn)算放大器一個(gè)直流電源，一個(gè)PNP型三極管和一個(gè)NPN型三極管，一個(gè)驅(qū)動(dòng)電阻；所述的運(yùn)算放大器的反相輸入端與PWM信號(hào)源電路的輸出端連接，運(yùn)算放大器的反相輸入端與霍爾電流傳感器的輸出端連接，運(yùn)算放大器的正電源端與直流電源的正極連接，運(yùn)算放大器的負(fù)電源端接地，PNP型三極管的基極與NPN型三極管的基極連接在一起后再與運(yùn)算放大器的輸出端連接，NPN型三極管的集電極連接在直流電源的正極，PNP型三極管的發(fā)射極連接在直流電源的負(fù)極，PNP型三極管的集電極與NPN型三極管的發(fā)射極連接在一起后再與驅(qū)動(dòng)電阻的一端連接，驅(qū)動(dòng)電阻的另一端與IGBT的門極連接；所述的直流電源為運(yùn)算放大器供電，運(yùn)算放大器構(gòu)成比例積分調(diào)節(jié)器，PNP型三極管和NPN型三極管構(gòu)成推挽驅(qū)動(dòng)電路，PNP型三極管的集電極、NPN型三極管的發(fā)射極分別接在直流電源的正負(fù)極之間，所述的推挽驅(qū)動(dòng)電路的輸入端與比例積分調(diào)節(jié)器的輸出端連接，推挽驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接在驅(qū)動(dòng)電阻的一端，驅(qū)動(dòng)電阻的另一端作為IGBT驅(qū)動(dòng)電路的輸出端口與對(duì)應(yīng)的IGBT的門極連接；

所述的脈沖信號(hào)發(fā)生源(S13)電路包括多路結(jié)構(gòu)相同的獨(dú)立PWM信號(hào)源電路，多路獨(dú)立PWM信號(hào)源電路的輸出端分別輸出幅值、脈寬及頻率可調(diào)的多路PWM信號(hào)源，分別輸入到對(duì)應(yīng)的多路IGBT驅(qū)動(dòng)電路中的比例積分調(diào)節(jié)器的一個(gè)輸入端，作為給定信號(hào)；比例積分調(diào)節(jié)器的另一個(gè)輸入端，分別與主電路的多個(gè)霍爾電流傳感器的輸出端連接，用于輸入霍爾電流傳感器的采樣電流，作為反饋信號(hào)；

每個(gè)所述的獨(dú)立PWM信號(hào)源電路包括一個(gè)數(shù)字隔離轉(zhuǎn)換芯片，一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，一個(gè)為高速光耦，SPI信號(hào)經(jīng)過數(shù)字隔離轉(zhuǎn)換芯片隔離變換后輸入到數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片中，經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片變換為幅值可控的模擬電壓；控制信號(hào)EN通過高速光耦隔離產(chǎn)生隔離的使能信號(hào)，來控制數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的通斷，實(shí)現(xiàn)控制PWM信號(hào)的脈寬及頻率；

所述的電容C包括多個(gè)凱普松63V/22000uF電解電容以及多個(gè)EACO700V/845uF的薄膜電容，所述的多個(gè)電解電容與多個(gè)薄膜電容并聯(lián)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多路并聯(lián)的超高速低壓大電流脈沖式恒流源，其特征在于，所述的多個(gè)IGBT的型號(hào)為英飛凌FF600R12ME4。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多路并聯(lián)的超高速低壓大電流脈沖式恒流源，其特征在于，所述的多個(gè)霍爾電流傳感器的型號(hào)為萊姆傳感器LF-505S。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多路并聯(lián)的超高速低壓大電流脈沖式恒流源，其特征在于，所述的運(yùn)算放大器的型號(hào)為ADA4610-1、PNP型三極管的型號(hào)為FTZ951、NPN型三極管的型號(hào)為FZT851。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多路并聯(lián)的超高速低壓大電流脈沖式恒流源，其特征在于，所述的數(shù)字隔離轉(zhuǎn)換芯片的型號(hào)為ADUM1401、數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的型號(hào)為DAC8830、高速光耦的型號(hào)為6N137。