[發明專利]高精度四象限源載裝置

在審

• 申請號: 202011341307.X
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112448583A
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發明（設計）人: 石亞昆;趙佳鶴;牛光輝
• 申請（專利權）人: 北京大華無線電儀器有限責任公司
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;趙鎮勇

本發明公開了一種高精度四象限源載裝置，包括由一只NPN型雙極晶體管與一只PNP型雙極晶體管組成的功放對管，兩只雙極晶體管使用相同的控制基線。控制基線連接有三級放大電路，使用NPN型晶體管2SC1845和PNP型晶體管2SA992作為第一級功率放大電路，使用NPN型晶體管2SC4027和PNP型晶體管2SA1552作為第二和第三級功率放大電路，使用兩只1n4148二極管作為主控制信號的調制二極管。實現了雙向的電壓與電流輸出，并實現了輸出功率與吸收功率合一的四象限工作模式；采用二極管的控制調制方案對功率控制管進行控制，實現了連續過零輸出；采用軟開關控制的方案，實現了裝置的可靠與安全。

技術領域

本發明涉及一種電池、超級電容器等儲能類產品的測試裝置，尤其涉及一種高精度四象限源載裝置。

背景技術

電池、超級電容器等儲能類產品作為供電單元在航天和國防、消費類電子產品、計算機和外設、通信、半導體和汽車電子等行業得到了越來越多的應用。因此在對于該類產品研發、維修保障過程中不但需要測試充電特性，還需要測試放電特性。單純測量穩態指標不一定能對產品進行良好的篩查，還需要瞬態加載測試以評估其直流輸出特性。如今暫無相關測試裝置可以滿足測試要求。

目前，在市場上很難找到大功率、四象限的電源與負載合一的裝置。普遍的方法往往是使用單獨的直流電源提供所需的功率，配合電子負載吸收被測件的輸出功率，用于其雙向再生能源系統和器件的測試。單獨而言，直流電源可連續地輸出功率，而電子負載可以連續地吸收功率，并且都有出色的直流精度、穩定性和快速的動態響應，但是，使用兩臺設備進行測試對設備間的相互協調提出了更高的要求，并且測試設備成本也相應增加。同時測試地點不一定是在室內，對于測試設備也提出了便攜性的要求。在單臺功率不能滿足使用時，還需要對電源和負載進行并聯以獲得更大的功率，這對于電源與負載的靈活行也提出了要求。

為了滿足測試的要求，實現四象限源載裝置的設計，需要突破雙極性實現技術。

所謂雙極性實現技術，即使用同一組輸出端子可連續過零點輸出正向與負向電壓或電流而不需要切換輸出端子的輸出技術，這一技術突破了傳統電源在不切換輸出端子的情況下只能輸出同一方向電壓或電流的應用模式。實現這一技術不僅不需在應用中頻繁切換輸出端子，而且還可還原更加復雜而真實的電源輸出情況，因此在應用中具有非常實際的意義。要實現這一技術，已不能僅僅依靠單一調整管輸出的方案得以解決，因此研究具有雙向輸出能力的功率調整管對的輸出技術成為技術研究的關鍵。

倒極技術的技術方案：

所謂倒極技術，實際上是將正向電源與負向電源分別輸出，通過繼電器切換輸出端子分別接至正向電源或負向電源來實現最終電源的正負輸出。當裝置需要輸出正電壓或正電流時，控制器控制倒極繼電器接至正電源的輸出端；而在裝置需要輸出負電壓或負電流時，控制器控制倒極繼電器接至負電源的輸出端，以此實現了輸出方向的改變。

倒極技術的缺點：

1)采用雙極性實現技術可以實現連續過零點輸出正向與負向電壓或電流而不需要切換輸出端子。而倒極技術只能實現輸出正向與負向電壓或電流的功能，但無法實現連續過零的輸出。

2)采用雙極性實現技術既可以為負載提供正向和負向功率輸入，又能夠吸收負載釋放的正向和負向能量，也就是具備四象限運行能力，能夠構建無縫的電源和負載功能轉換。而倒極技術只能夠實現為負載提供正向和負向功率輸入的功能，并不能實現吸收負載釋放的正向和負向能量的功能，更不用說實現無縫的電源和負載功能轉換了。

3)采用雙極性實現技術由于使用軟開關原理，因此不存在輸出斷檔與打火等不可靠因素。而倒極技術存在切換斷檔與繼電器打火與損壞的風險，可靠性受到一定挑戰。

發明內容

本發明的目的是提供一種高精度四象限源載裝置。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：