采用標準負載電路的脈沖電流源的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種采用標準負載電路的脈沖電流源，該脈沖電流源包括：信號發(fā)生電路、驅動電路、功率放大電路、標準負載電路、反饋及保護電路和伺服電源電路。所述的信號發(fā)生電路連接到驅動電路；所述的驅動電路連接到功率放大電路；所述的功率放大電路連接到標準負載電路，同時所述的功率放大電路連接到反饋及保護電路；所述的反饋及保護電路連接到功率放大電路；所述的標準負載電路連接到伺服電源電路；所述的伺服電源電路正端與功率放大電路負端組成輸出接口。該脈沖電流源采用標準負載反饋控制技術提高了脈沖電流輸出的穩(wěn)定性，采用并聯(lián)功率模塊方案增加了功率輸出，彌補了現(xiàn)有周期脈沖電流源輸出穩(wěn)定度低、功率小等缺點。
【專利說明】采用標準負載電路的脈沖電流源
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種脈沖電流源，特別是一種采用標準負載電路的脈沖電流源?！颈尘凹夹g】
[0002]脈沖功率技術是近年發(fā)展起來的一門高新科技領域，其技術使用較長時間儲存能量，然后經(jīng)過快速壓縮、轉換，最后將巨大的功率瞬間有效地釋放給負載。脈沖功率技術廣泛應用于強激光、電磁脈沖、能源、環(huán)境科學、醫(yī)療和生物等領域。脈沖電流源是脈沖功率技術的核心組成儀器，為其提供所需大功率的脈沖電流，驅動其它器件工作。
[0003]以前的脈沖電流源都是采用電壓源、高速開關和負載電阻三部分組成。其工作原理為:先把能量在較長時間內(nèi)儲存起來，然后再瞬間釋放出來，以獲得脈沖電流。電壓源通過電容儲能、電感儲能或者機械儲能，產(chǎn)生足夠的高壓；負載電阻一般很小，有通過高脈沖電流能力，低電感；高速開關切換使得電壓源瞬間施加到負載，產(chǎn)生脈沖電流。重復脈沖電流是通過周期切換開關來實現(xiàn)脈沖周期電流。
[0004]該脈沖電流源的結構簡單，易于實現(xiàn)。電壓源多采用電容并聯(lián)達到高電壓，通過高電壓值和負載大小使其輸出預定的脈沖電流。目前脈沖電流源的輸出端都是串聯(lián)在整個電路中的，數(shù)值未知，所以根據(jù)電壓源、已有負載和輸出端的負載無法準確計算輸出脈沖電流的數(shù)值，且脈沖電流波形上升時間長、脈寬窄、幅值不穩(wěn)。另外脈沖電流源輸出電流較大時系統(tǒng)線路間產(chǎn)生交流阻抗，增大了電路中的負載，導致脈沖電流源的輸出電流值較小，無法穩(wěn)定輸出，精度差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為避免以上現(xiàn)有技術的不足，本實用新型提出了一種采用采用標準負載電路的脈沖電流源，以解決脈沖電流源輸出脈沖電流穩(wěn)定性差、精度低、功率小、上升時間長等問題。
[0006]本實用新型的目的通過以下技術方案來實現(xiàn):
[0007]采用標準負載電路的脈沖電流源，該脈沖電流源包括信號發(fā)生電路、驅動電路、功率放大電路、標準負載電路、反饋及保護電路和伺服電源電路，所述信號發(fā)生電路產(chǎn)生標準脈沖信號給驅動電路，驅動電路將接收到的信號發(fā)送給功率放大電路，該功率放大電路的負端輸出端作為脈沖電流源一輸出接口，功率放大電路的另一輸出端與標準負載電路連接，該標準負載電路分別連接有反饋及保護電路和伺服電源電路，所述反饋及保護電路接收所述標準負載電路的采樣信號對功率放大電路進行調(diào)節(jié)，所述伺服電源電路接收來自標準負載電路的信號作為脈沖電流源另一輸出接口。
[0008]所述驅動電路由電壓跟隨器組成。
[0009]所述功率放大電路采用功率模塊并聯(lián)方式。
[0010]所述標準負載電路采用阻值穩(wěn)定，頻帶寬的電阻。
[0011]所述伺服電源電路為高速開關電路。
[0012]本實用新型的優(yōu)點在于:[0013]1.本實用新型采用信號發(fā)生電路產(chǎn)生標準脈沖信號，通過驅動電路對脈沖信號進行驅動，提高了脈沖信號的前端數(shù)值的穩(wěn)定性，波形的上升時間快。脈沖信號在功率放大電路中并聯(lián)功率模塊進行放大輸出，增加了輸出功率。
[0014]2.本實用新型采用標準負載電路，根據(jù)已知的標準負載數(shù)值大小低感大電流負載可反饋調(diào)節(jié)輸出功率大小，即脈沖電流大小，安全可靠，提高了脈沖電流的輸出精度，脈沖電流100A、lkHz時幅值穩(wěn)定度達到0.5%。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為一種采用標準負載電路的脈沖電流源原理框圖。
【具體實施方式】
[0016]如圖1所示為一種采用標準負載電路的脈沖電流源，該脈沖電流源包括:信號發(fā)生電路1、驅動電路2、功率放大電路3、標準負載電路5、反饋及保護電路4和伺服電源電路6組成。
[0017]信號發(fā)生電路I輸出端與驅動電路2的輸入端通過電纜連接，驅動電路2的輸出端與功率放大電路3輸入端通過線纜連接，功率放大電路3輸出端與標準負載電路5輸入端通過線纜連接，功率放大電路3輸出端與反饋及保護電路4輸入端通過電纜連接，反饋及保護電路4輸出端與功率放大電路3控制端通過數(shù)據(jù)線連接，標準負載電路5輸出端與伺服電源6電路輸入端通過電纜連接，伺服電源6電路正向輸出端與功率放大電路負端輸出端組成脈沖電流源輸出接口。
[0018]本實用新型工作原理:信號發(fā)生電路由可編程邏輯器件FPGA產(chǎn)生標準脈沖信號，經(jīng)由同軸線纜進入驅動電路。信號經(jīng)過驅動電路跟隨后在功率放大電路放大輸出，進入輸出回路，同時反饋及保護電路根據(jù)標準負載電路采樣信號對輸出信號進行調(diào)節(jié)，保證波形輸出穩(wěn)定。輸出回路中伺服電源電路由高速開關器件控制脈沖電流輸出。
[0019]驅動電路由電壓跟隨器組成，采用電壓跟隨器可以使高速脈沖信號完全進入采集設備，避免對信號處理時由于輸入信號的輸出阻抗過高而導致的損耗。選用電壓跟隨器需滿足信號的頻率和幅度等要求。
[0020]功率放大電路采用功率模塊并聯(lián)方式增加實際輸出功率，但需要解決各模塊間的平衡與匹配問題。本方案采用篩選參數(shù)盡可能相同的功率模塊，每個功率模塊串聯(lián)平衡電阻，采用驅動電路進行反饋控制調(diào)節(jié)等方法來實現(xiàn)平衡。
[0021]標準負載電路和反饋及保護電路:標準負載電路的本質是可通過大電流、高壓、低感的小電阻，要求阻值穩(wěn)定，頻帶寬。當脈沖電流經(jīng)過時產(chǎn)生脈沖電壓，由反饋及保護電路進行采樣分析，對輸出的脈沖電流進行微調(diào)，控制信號進入功率放大電路。同時保護電路在電流過大時立即做過流處理，同理設計了過頻率和過脈寬保護，因保護電路均是高速器件實現(xiàn)，無需程序指令控制決策，故保護動作及時可靠。
[0022]伺服電源電路實際是高速開關電路，選用大功率開關器件場效應晶體管，具有輸入阻抗高、工作速度快、通態(tài)壓降低、阻斷電壓高、承受電流大等特點。
[0023]一種采用標準負載電路的脈沖電流源采用標準負載進行反饋調(diào)節(jié)，功率放大電路并聯(lián)功率模塊提高功率輸出，脈沖電流源能夠實現(xiàn)重復頻率50Hz?200kHz、電流幅值IA?IOOA脈沖電流穩(wěn)定輸出。
[0024]應當理解，以上借助優(yōu)選實施例對本發(fā)明的技術方案進行的詳細說明是示意性的而非限制性的。本領域的普通技術人員在閱讀本發(fā)明說明書的基礎上可以對各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。
【權利要求】
1.采用標準負載電路的脈沖電流源，其特征在于，該脈沖電流源包括信號發(fā)生電路、驅動電路、功率放大電路、標準負載電路、反饋及保護電路和伺服電源電路，所述信號發(fā)生電路產(chǎn)生標準脈沖信號給驅動電路，驅動電路將接收到的信號發(fā)送給功率放大電路，該功率放大電路的負端輸出端作為脈沖電流源一輸出接口，功率放大電路的另一輸出端與標準負載電路連接，該標準負載電路分別連接有反饋及保護電路和伺服電源電路，所述反饋及保護電路接收所述標準負載電路的采樣信號對功率放大電路進行調(diào)節(jié)，所述伺服電源電路接收來自標準負載電路的信號作為脈沖電流源另一輸出接口。
2.根據(jù)權利要求1所述的采用標準負載電路的脈沖電流源，其特征在于，所述驅動電路由電壓跟隨器組成。
3.根據(jù)權利要求1所述的采用標準負載電路的脈沖電流源，其特征在于，所述功率放大電路采用功率模塊并聯(lián)方式。
4.根據(jù)權利要求1所述的采用標準負載電路的脈沖電流源，其特征在于，所述標準負載電路采用阻值穩(wěn)定，頻帶寬的電阻。
5.根據(jù)權利要求1所述的采用標準負載電路的脈沖電流源，其特征在于，所述伺服電源電路為聞速開關電路。
【文檔編號】G05F1/10GK203502867SQ201320456416
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年7月29日 優(yōu)先權日:2013年7月29日
【發(fā)明者】張建永, 賈云濤, 岳偉 申請人:北京無線電計量測試研究所