一種用于高壓磁開關復位的恒流源，屬于功率電子技術，解決現有恒流源缺乏高壓隔離電路的問題，以用于高電壓脈沖場合。本發明專利技術包括全橋逆變器、諧振電路、整流橋、高頻濾波電路、反饋電路和控制電路。本發明專利技術利用MOS場效應管工作在零電流狀態，使得輸入的能量可以近乎無損耗地傳輸給串聯諧振電路；通過調節MOS場效應管周期可以調節輸出電流的大小，輸出具有恒流源的特性，無須在輸出端提供額外的鎮流電阻；采用由濾波電感、濾波電容、隔離二極管和鉗位二極管組成的高頻濾波電路，阻斷了脈沖電源中磁開關或變壓器的復位電路中耦合的高壓脈沖的影響，確保了恒流源的安全性。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于功率電子技術，具體涉及一種用于高壓磁開關復位的恒流源，適用于在脈沖電源中為磁開關或變壓器提供復位電流。
技術介紹
為了能夠輸出數萬伏的高壓脈沖，使準分子激光器放電腔體內形成穩定、快速的脈沖輝光放電，準分子激光器的脈沖電源一般采用磁開關對低壓脈沖進行壓縮，再經過脈沖變壓器對電壓脈沖進行升壓。其中為了控制磁開關或可飽和脈沖變壓器的飽和時間，提高能量的傳遞效率，一般需要耦合一個恒流源對其提供直流偏置電流進行復位。由于磁開關和可飽和脈沖變壓器均工作在高壓狀態，因此該恒流源兩端也會耦合高壓脈沖。傳統的恒流源一般常采用線性電路組成，而對于大電流的恒流源，用線性電路來組成就會顯現出諸多劣勢，如較難找到合適的大功率、大電流晶體管，且大量的能量會消耗在晶體管和電阻上，導致線性電子元件組成的恒流源效率很低，不宜長時間工作。此外輸出端耦合進來的數萬伏高壓脈沖使得晶體管的保護電路設計很復雜，且一般難以滿足要求。2009年深圳大族激光科技有限公司在CN101763128B中公開了一種恒流源，該恒流源由電壓穩壓器、驅動元件、恒流反饋單元以及負載自適應反饋單元組成，其中恒流反饋單元控制恒流源向負載提供恒定電流，負載自適應反饋單元控制恒流源輸出電壓隨負載的變化而變化，有效地減少了恒流源的熱損耗，但該恒流源在輸出端沒有高壓隔離電路，不適用于高電壓脈沖場合。
技術實現思路
本專利技術提供一種用于高壓磁開關復位的恒流源，利用高頻濾波電路和高頻變壓器，濾除和隔離輸出端耦合進來的高壓脈沖，解決現有恒流源缺乏高壓隔離電路的問題，以用于高電壓脈沖場合。本專利技術所提供的一種用于高壓磁開關復位的恒流源，包括全橋逆變器、諧振電路、整流橋、反饋電路和控制電路；所述全橋逆變器由四個MOS場效應管兩兩串聯之后并聯構成，全橋逆變器輸入端輸入經380V交流電壓整流濾波后的520V直流電壓；所述諧振電路由諧振電感、高頻變壓器和諧振電容組成,諧振電感一端連接全橋逆變器的一個輸出端，諧振電感另一端與高頻變壓器原邊和諧振電容一端依次串聯，諧振電容另一端連接全橋逆變器的另一個輸出端，所述高頻變壓器為降壓變壓器，實現線電壓與負載電壓的匹配；所述高頻變壓器的副邊連接整流橋輸入端，所述整流橋由四個整流二極管兩兩串聯之后并聯組成；所述反饋電路由第一電阻、第二電阻和電流傳感器構成，第一電阻的首端為恒流源正輸出端，第一電阻的尾端和第二電阻首端連接，第二電阻的尾端為恒流源負輸出端，電流傳感器套于連接整流橋負輸出端和恒流源負輸出端的導線上；所述控制電路的電壓采樣端連接所述第一電阻和第二電阻的連接點，控制電路的電流采樣端連接所述電流傳感器的輸出端，控制電路的輸出端輸出兩路信號，分別送到所述全橋逆變器的兩個控制端；其特征在于還具有高頻濾波電路，高頻濾波電路由第一濾波電感、濾波電容、隔離二極管、鉗位二極管、第二濾波電感構成；整流橋的正輸出端經第一濾波電感與隔離二極管陽極以及濾波電容的一端相連，隔離二極管的負極連接鉗位二極管的負極和第二濾波電感的一端，鉗位二極管的正極與濾波電容另一端以及整流橋的負輸出端相連，第二濾波電感的另一端連接第一電阻的首端。所述的恒流源，其特征在于所述控制電路根據所述反饋電路的電流及電壓反饋信號控制全橋逆變器中四個MOS場效應管的開通和關斷時間，MOS場效應管在零電流的狀態下打開，MOS場效應管導通后，流過MOS場效應管的電流波形接近于正弦波，當電流過零點時，控制電路給出關斷MOS場效應管的信號。所述用于高壓磁開關復位的恒流源，其特征在于所述全橋逆變器中MOS場效應管耐壓值不小于520V,最大漏極電流不小于10A,驅動柵極電壓不大于20V ；所述整流橋中二極管的最大反向峰值電壓不小于100V，直流通態電流不小于30A，最大正向峰值電流不小于60A ；所述高頻變壓器選用原副邊匝數比為40 :1 50 :1的高頻降壓變壓器。本專利技術利用MOS場效應管工作在零電流狀態，使得輸入的能量可以近乎無損耗地傳輸給串聯諧振電路；通過調節MOS場效應管周期可以調節輸出電流的大小，輸出具有恒流源的特性，無須在輸出端提供額外的鎮流電阻；采用由濾波電感、濾波電容、隔離二極管和鉗位二極管組成的高頻濾波電路，阻斷了脈沖電源中磁開關或變壓器的復位電路中耦合的高壓脈沖的影響，確保了恒流源的安全性。附圖說明圖1為本專利技術的結構示意具體實施例方式以下結合附圖和實施例對本專利技術進一步說明。如圖1所示，本專利技術的實施例包括全橋逆變器1、諧振電路2、整流橋3、高頻濾波電路4、反饋電路5、控制電路6。全橋逆變器I由第一 MOS場效應管7和第二 MOS場效應管8串聯，第三MOS場效應管9和第四MOS場效應管10串聯之后再并聯構成，全橋逆變器輸入端輸入經380V交流電壓整流濾波后的520V直流電壓；本實施例中四個MOS場效應管選用美國Vishay公司的SIHP12N60E，該開關器件的耐壓值為650V，柵極驅動電壓20V。諧振電路2由諧振電感11、高頻變壓器12和諧振電容13組成，諧振電感11 一端連接全橋逆變器I的一個輸出端，諧振電感11另一端與高頻變壓器12原邊和諧振電容13一端依次串聯，諧振電容13另一端連接全橋逆變器I的另一個輸出端，所述高頻變壓器12為降壓變壓器，實現線電壓與負載電壓的匹配；本實施例中諧振電感11為自制繞組線圈電感，其電感量約為ImH，諧振電容13選用電容值為IOnF的陶瓷電容，高頻變壓器12選用原副邊匝數比為40 I的高頻降壓變壓器，同時可以將輸出端耦合進來的高壓脈沖進行隔離。整流橋3由第一整流二極管14和第二整流二極管15串聯、第三整流二極管16和第四整流二極管17串聯之后再并聯組成，高頻變壓器12的副邊兩輸出端分別連接第一整流二極管14的正極和第三整流二極管16的正極。高頻濾波電路4由第一濾波電感18、濾波電容19、隔離二極管20、鉗位二極管21、第二濾波電感22構成；整流橋3的正輸出端(第三整流二極管16的負極)經第一濾波電感18與隔離二極管20陽極以及濾波電容19的一端相連，隔離二極管20的負極連接鉗位二極管21的負極和第二濾波電感22的一端，鉗位二極管21的正極與濾波電容19另一端以及整流橋的負輸出端(第四整流二極管17正極)相連，第二濾波電感22的另一端連接第一電阻24的首端。各整流二極管、隔離二極管20和鉗位二極管21均選用美國ONSEMI公司生產的NTSV30100SG，該二極管的最大方向峰值電壓為100V，直流通態電流為30A，最大正向峰值電流為為60A。第一濾波電感18采用在環形鐵基超微晶磁芯上繞制繞組線圈構成的可飽和電感，飽和時電感量為500nH ;第二濾波電感為自制繞組線圈電感，電感值值為220uH，濾波電容21為高頻陶瓷電容，電容值為llOuF。反饋電路5由第一電阻24、第二電阻25和電流傳感器23構成，第一電阻24的首端為恒流源正輸出端，第一電阻24的尾端和第二電阻25首端連接，第二電阻25的尾端為恒流源負輸出端，電流傳感器23套于連接整流橋負輸出端和恒流源負輸出端的導線上；第一電阻阻值為IM Ω，第二電阻阻值 為510k Ω，電流傳感器23選用瑞士 LEM公司的HAL50S，其可采樣的電流范圍為-150 +150A?？刂齐娐?的電壓采樣端連接所述第一電本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于高壓磁開關復位的恒流源，包括全橋逆變器(1)、諧振電路(2)、整流橋(3)、反饋電路(5)和控制電路(6)；所述全橋逆變器(1)由四個MOS場效應管兩兩串聯之后并聯構成，全橋逆變器(1)輸入端輸入經380V交流電壓整流濾波后的520V直流電壓；所述諧振電路(2)由諧振電感(11)、高頻變壓器(12)和諧振電容(13)組成，諧振電感(11)一端連接全橋逆變器(1)的一個輸出端，諧振電感(11)另一端與高頻變壓器(12)原邊和諧振電容(13)一端依次串聯，諧振電容(13)另一端連接全橋逆變器(1)的另一個輸出端，所述高頻變壓器(12)為降壓變壓器，實現線電壓與負載電壓的匹配；所述高頻變壓器(12)的副邊連接整流橋(3)輸入端，所述整流橋(3)由四個整流二極管兩兩串聯之后并聯組成；所述反饋電路(5)由第一電阻(24)、第二電阻(25)和電流傳感器(23)構成，第一電阻(24)的首端為恒流源正輸出端，第一電阻(24)的尾端和第二電阻(25)首端連接，第二電阻(25)的尾端為恒流源負輸出端，電流傳感器(23)套于連接整流橋負輸出端和恒流源負輸出端的導線上；所述控制電路(6)的電壓采樣端連接所述第一電阻(24)和第二電阻(25)的連接點，控制電路(6)的電流采樣端連接所述電流傳感器(23)的輸出端，控制電路(6)的輸出端輸出兩路信號，分別送到所述全橋逆變器(1)的兩個控制端；其特征在于：還具有高頻濾波電路(4)，高頻濾波電路由第一濾波電感(18)、濾波電容(19)、隔離二極管(20)、鉗位二極管(21)、第二濾波電感(22)構成；整流橋(3)的正輸出端經第一濾波電感(18)與隔離二極管(20)陽極以及濾波電容(19)的一端相連，隔離二極管(20)的負極連接鉗位二極管(21)的負極和第二濾波電感(22)的一端，鉗位二極管(21)的正極與濾 波電容(19)另一端以及整流橋的負輸出端相連，第二濾波電感(22)的另一端連接第一電阻(24)的首端。...
【技術特征摘要】
1.一種用于高壓磁開關復位的恒流源，包括全橋逆變器(I)、諧振電路(2)、整流橋(3)、反饋電路(5)和控制電路(6)； 所述全橋逆變器(I)由四個MOS場效應管兩兩串聯之后并聯構成，全橋逆變器(I)輸入端輸入經380V交流電壓整流濾波后的520V直流電壓； 所述諧振電路⑵由諧振電感(11)、高頻變壓器(12)和諧振電容(13)組成，諧振電感(11)一端連接全橋逆變器(I)的一個輸出端，諧振電感(11)另一端與高頻變壓器(12)原邊和諧振電容(13) —端依次串聯，諧振電容(13)另一端連接全橋逆變器(I)的另一個輸出端，所述高頻變壓器(12)為降壓變壓器，實現線電壓與負載電壓的匹配； 所述高頻變壓器(12)的副邊連接整流橋(3)輸入端，所述整流橋(3)由四個整流二極管兩兩串聯之后并聯組成； 所述反饋電路(5)由第一電阻(24)、第二電阻(25)和電流傳感器(23)構成，第一電阻(24)的首端為恒流源正輸出端，第一電阻(24)的尾端和第二電阻(25)首端連接，第二電阻(25)的尾端為恒流源負輸出端，電流傳感器(23)套于連接整流橋負輸出端和恒流源負輸出端的導線上； 所述控制電路出)的電壓采樣端連接所述第一電阻(24)和第二電阻(25)的連接點，控制電路(6)的電流采樣端連接所述電流傳感器(23)的輸出端，控制電路(6)的輸出端輸出兩路信號...
【專利技術屬性】
技術研發人員：胡耀文，左都羅，王新兵，陸培祥，徐勇躍，胡守巖，方明，楊蔓，
申請(專利權)人：華中科技大學，
類型：發明
國別省市：
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