一種帶自動(dòng)補(bǔ)償?shù)拿}沖數(shù)字功放電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種帶自動(dòng)補(bǔ)償?shù)拿}沖數(shù)字功放電路，包括電流源單元、電流自動(dòng)補(bǔ)償電路，電流源單元包括一個(gè)或多個(gè)并聯(lián)的電流源；電流源電路用采樣電阻采樣反饋來控制IGBT的導(dǎo)通和關(guān)斷，從而使IGBT發(fā)出脈沖波，在經(jīng)過LC產(chǎn)生恒定的大電流。每個(gè)電流源均通過一個(gè)開關(guān)與電流自動(dòng)補(bǔ)償電路連接。本實(shí)用新型解決了目前功放電路輸出電流小、電流不穩(wěn)定的技術(shù)問題。
【專利說明】一種帶自動(dòng)補(bǔ)償?shù)拿}沖數(shù)字功放電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種大功率功放電路。
【背景技術(shù)】
[0002]因現(xiàn)在的分立器件的功率越來越大，最大電流已到KA級(jí)，而現(xiàn)在國(guó)內(nèi)的大功率測(cè)試比較落后，為此將設(shè)計(jì)特大功率脈沖數(shù)字功放。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決目前功放電路輸出電流小、電流不穩(wěn)定的技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種特大功率脈沖數(shù)字功放電路。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案:
[0005]一種帶自動(dòng)補(bǔ)償?shù)拿}沖數(shù)字功放電路，其特殊之處:包括電流源單元、電流自動(dòng)補(bǔ)償電路，
[0006]所述電流源單元包括一個(gè)或多個(gè)并聯(lián)的電流源；所述電流源包括電流源開關(guān)、IGBT功率放大電流源電路，
[0007]所述IGBT功率放大電流源電路包括輸入信號(hào)處理單元、比較單元、開關(guān)管單元、濾波單元、電流采樣電路；所述輸入信號(hào)處理單元包括比例放大器、反向放大器，所述比例放大器對(duì)輸入脈沖信號(hào)進(jìn)行放大處理；所述比較單元包括第一比較器Ul和第二比較器U2 ；所述開關(guān)管單元包括用于控制正電流的第一開關(guān)管和用于控制負(fù)電流的第二開關(guān)管，所述第一開關(guān)管包括PNP型晶體管Q3、與晶體管Q3發(fā)射極連接的IGBT管，所述第二開關(guān)管為IGBT管；所述濾波單元包括串聯(lián)的電感LI和電容Cl，所述電感LI的另一端作為濾波單元的輸入端，所述電容Cl的另一端接地；所述電流采樣電路用于檢測(cè)流出濾波單元的電流；所述第一比較器Ul的同向輸入端通過反向放大器與比例放大器的輸出端連接，所述第二比較器U2的同向輸入端與比例放大器的輸出端連接，所述第一比較器Ul和第二比較器U2的異向輸入端分別與電流采樣電路的輸出端連接；所述第一比較器Ul的輸出端通過開關(guān)SI與PNP型晶體管Q3的基極連接，所述第二比較器的輸出端通過開關(guān)S2與第二開關(guān)管的柵極連接，所述第一開關(guān)管的IGBT管的漏極以及第二開關(guān)管的的IGBT管的漏極分別與濾波單元的輸入端連接，所述采樣電阻RG與負(fù)載RL串聯(lián)后并接在電容Cl兩端；
[0008]所述電流自動(dòng)補(bǔ)償電路包括信號(hào)輸入端、電阻R3、反向放大器U8、負(fù)載R5、跟隨器U9、電阻R4，
[0009]所述信號(hào)輸入端通過電阻R3與反向放大器U8的反向輸入端連接，所述反向放大器U8的同向輸入端接地，
[0010]所述負(fù)載R5的輸入端分別與反向放大器的輸出端連接,所述負(fù)載R5的輸出端分兩個(gè)支路，一個(gè)支路通過開關(guān)K4通過采樣電阻Rgl接地；另一個(gè)支路與跟隨器的同向輸入端連接，所述跟隨器的輸出端通過電阻R4與反向放大器反向輸入端連接；
[0011]所述電流源單元的一端接電源VCC，另一端與負(fù)載R5的輸入端連接。[0012]上述電流源開關(guān)的開斷與閉合可根據(jù)需要輸出電流的大小通過數(shù)字電路控制。
[0013]上述電流采樣電路包括多個(gè)采樣子單元，負(fù)向加法放大器U13及反向器U14，
[0014]所述采樣子單元包括采樣電阻Rg、第三跟隨器U10、第四跟隨器U11、第二差動(dòng)放大器U12，所述第三跟隨器的同向輸入端與采樣電阻Rg的電流流入端連接，所述第四跟隨器的同向輸入端與采樣電阻Rg的電流流出端連接，所述第三跟隨器UlO和第四跟隨器Ull的輸出端分別與第二差動(dòng)放大器U12的兩個(gè)輸入端連接；
[0015]所述多個(gè)采樣子單元的采樣電阻Rg并聯(lián)；
[0016]所述多個(gè)采樣子單元的第二差動(dòng)放大器U12的輸出端均通過輸出電阻與負(fù)向加法放大器U13的輸入端連接,所述負(fù)向加法放大器U13的輸出端與反向器U14的輸入端連接，所述反向器的輸出端輸出米樣電壓。
[0017]本實(shí)用新型的有益效果:
[0018]1、本實(shí)用新型功放電路采用IGBT開關(guān)功放電路實(shí)現(xiàn)了大電流輸出。
[0019]2、本實(shí)用新型功放電路采用電流自動(dòng)補(bǔ)償電路消除了電流源輸出電流的誤差。
[0020]3、本實(shí)用新型功放電路采用多電阻電流采樣電路，避免了單個(gè)小阻值電阻精度引起的誤差。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實(shí)用新型自動(dòng)補(bǔ)償電路的特大功率脈沖數(shù)字功放的電路圖；
[0022]圖2為本實(shí)用新型IGBT功率放大電流源電路；
[0023]圖3為本實(shí)用新型多電阻電流采樣電路。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明:
[0025]如圖1所示為脈沖數(shù)字功放電路的一個(gè)實(shí)施例，包括并聯(lián)的3個(gè)電流源，一個(gè)100A的電流源、一個(gè)200A的電流源和一個(gè)400A的電流源，每個(gè)電流源均通過一個(gè)開關(guān)與電流自動(dòng)補(bǔ)償電路連接。電流自動(dòng)補(bǔ)償電路包括信號(hào)輸入端、電阻R3、反向放大器U8、負(fù)載R5、跟隨器U9、電阻R4。
[0026]信號(hào)輸入端通過電阻R3與反向放大器U8的反向輸入端連接，反向放大器U8的同向輸入端接地，負(fù)載R5的輸入端分別與反向放大器的輸出端和電流源的輸出端開關(guān)連接，負(fù)載R5的輸出端分兩個(gè)支路，一個(gè)支路通過開關(guān)K4通過采樣電阻Rgl接地；另一個(gè)支路與跟隨器的同向輸入端連接，跟隨器的輸出端通過電阻R4與反向放大器反向輸入端連接。
[0027]當(dāng)電流源輸出電流有誤差時(shí)，可通過圖1所示的電流自動(dòng)補(bǔ)償電路進(jìn)行補(bǔ)償，此圖由100A功放組成一個(gè)反向放大器，R4的阻值為R3的10分之1，負(fù)載R5輸出端(即Rg采樣電壓)電壓=-Ui/10。當(dāng)上圖電路要得到70(^時(shí)，仍輸入-7￥，1(1，1(2，1(3，1(4關(guān)閉。此時(shí)如果400A的電流源有誤差，因II，12，13都在反饋中，所以都受到100A功放的補(bǔ)償，只要Il~13的全部誤差不差過100A，都能用此電路作為補(bǔ)償。
[0028]電流源電路用采樣電阻采樣反饋來控制IGBT的導(dǎo)通和關(guān)斷，從而使IGBT發(fā)出脈沖波，在經(jīng)過LC產(chǎn)生恒定的大電流。
[0029]如圖2所示，電流源電路的主體電路包括輸入信號(hào)處理單元、比較單元、開關(guān)管單元、濾波單元、電流采樣電路。
[0030]輸入信號(hào)處理單兀包括比例放大器、反向放大器，比例放大器對(duì)輸入脈沖信號(hào)進(jìn)行放大處理；比較單元包括第一比較器Ul和第二比較器U2。
[0031]開關(guān)管單元包括用于控制正電流的第一開關(guān)管和用于控制負(fù)電流的第二開關(guān)管，第一開關(guān)管包括PNP型晶體管Q3、與晶體管Q3發(fā)射極連接的IGBT管，所述第二開關(guān)管為IGBT管，濾波單元包括串聯(lián)的電感LI和電容Cl，電感LI的另一端作為濾波單元的輸入端，電容Cl的另一端接地；電流采樣電路用于檢測(cè)流出濾波單元的電流。
[0032]第一比較器Ul的同向輸入端通過反向放大器與比例放大器的輸出端連接，第二比較器U2的同向輸入端與比例放大器的輸出端連接，第一比較器Ul和第二比較器U2的異向輸入端分別與電流采樣電路的輸出端連接。第一比較器Ul的輸出端通過開關(guān)SI與PNP型晶體管Q3的基極連接，第二比較器的輸出端通過開關(guān)S2與第二開關(guān)管的柵極連接，第一開關(guān)管的IGBT管的漏極以及第二開關(guān)管的的IGBT管的漏極分別與濾波單元的輸入端連接。
[0033]現(xiàn)以正向200A的舉例說明。Kl關(guān)閉，U4輸入負(fù)向10V，U4反向放大1/10，U4輸出+IV，經(jīng)U3反向輸出-1V進(jìn)U1+，因Ul-開始時(shí)是0，所以Ul輸出-15V，Q3，Q1工作，電流輸出。電流經(jīng)過RG時(shí)進(jìn)行采樣，RG=5mQ，所以在200A時(shí)，采樣電阻兩端的電壓是IV。U5、U6、U7將采樣與輸入的IOV的10分之I在Ul中比較，如果VRG大于IV時(shí)Ul輸出正值，使Q3關(guān)閉，從而達(dá)到流過Rg的電流始終是200A。負(fù)載RL與RG串聯(lián)，所以也是200A，從而輸出穩(wěn)定的200A。
[0034]本實(shí)用新型采用多電阻電流采樣的電路，其結(jié)構(gòu)如圖3所示，其原理是利用若干大些電阻分流采樣后，最后相加并放大模擬得到原本微小電阻采樣的電壓，以克服微小電阻采樣時(shí)阻值精度不高的缺陷。
[0035]多電阻電流采樣的電路包括多個(gè)采樣子單元，負(fù)向加法放大器U13及反向器U14，采樣子單元包括采樣電阻Rg、第三跟隨器U10、第四跟隨器U11、第二差動(dòng)放大器U12，所述第三跟隨器的同向輸入端與采樣電阻Rg的電流流入端連接，所述第四跟隨器的同向輸入端與采樣電阻Rg的電流流出端連接，所述第三跟隨器UlO和第四跟隨器Ull的輸出端分別與第二差動(dòng)放大器U12的兩個(gè)輸入端連接；多個(gè)采樣子單元的采樣電阻Rg并聯(lián)；多個(gè)采樣子單元的第二差動(dòng)放大器U12的輸出端均通過輸出電阻與負(fù)向加法放大器U13的輸入端連接，負(fù)向加法放大器U13的輸出端與反向器U14的輸入端連接,反向器的輸出端輸出米樣電壓。
[0036]以400A電流采樣為例，此電路中，并聯(lián)的4個(gè)采樣電阻均為IOm Ω，對(duì)每個(gè)采樣電阻進(jìn)行采樣，最后在U13將4個(gè)采樣電壓累加除4，再經(jīng)過反相器U14輸出，這樣就避免了單個(gè)小阻值電阻精度引起的誤差。多個(gè)并聯(lián)的采樣子單元的電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)均相同。
[0037]傳統(tǒng)功放是模擬電路控制。這里根據(jù)圖1中的原理，可進(jìn)行數(shù)字功放的控制。這里假設(shè)繼電器Kl，K2，K3是12V控制繼電器。通過負(fù)載R5的電流等于100A功放加上K1、K2、K3打開的400A的電流源Ι1、200Α的電流源12，100Α的電流源13，所以根據(jù)圖5其電流控制如下表，其中I是接通，O是斷開。[0038]
【權(quán)利要求】
1.一種帶自動(dòng)補(bǔ)償?shù)拿}沖數(shù)字功放電路，其特征在于:包括電流源單元、電流自動(dòng)補(bǔ)償電路， 所述電流源單元包括一個(gè)或多個(gè)并聯(lián)的電流源；所述電流源包括電流源開關(guān)、IGBT功率放大電流源電路， 所述IGBT功率放大電流源電路包括輸入信號(hào)處理單元、比較單元、開關(guān)管單元、濾波單元、電流采樣電路；所述輸入信號(hào)處理單元包括比例放大器、反向放大器，所述比例放大器對(duì)輸入脈沖信號(hào)進(jìn)行放大處理；所述比較單元包括第一比較器Ul和第二比較器U2 ;所述開關(guān)管單元包括用于控制正電流的第一開關(guān)管和用于控制負(fù)電流的第二開關(guān)管，所述第一開關(guān)管包括PNP型晶體管Q3、與晶體管Q3發(fā)射極連接的IGBT管，所述第二開關(guān)管為IGBT管；所述濾波單元包括串聯(lián)的電感LI和電容Cl，所述電感LI的另一端作為濾波單元的輸入端，所述電容Cl的另一端接地；所述電流采樣電路用于檢測(cè)流出濾波單元的電流；所述第一比較器Ul的同向輸入端通過反向放大器與比例放大器的輸出端連接，所述第二比較器U2的同向輸入端與比例放大器的輸出端連接，所述第一比較器Ul和第二比較器U2的異向輸入端分別與電流采樣電路的輸出端連接；所述第一比較器Ul的輸出端通過開關(guān)SI與PNP型晶體管Q3的基極連接，所述第二比較器的輸出端通過開關(guān)S2與第二開關(guān)管的柵極連接，所述第一開關(guān)管的IGBT管的漏極以及第二開關(guān)管的的IGBT管的漏極分別與濾波單元的輸入端連接，所述采樣電阻RG與負(fù)載RL串聯(lián)后并接在電容Cl兩端； 所述電流自動(dòng)補(bǔ)償電路包括信號(hào)輸入端、電阻R3、反向放大器U8、負(fù)載R5、跟隨器U9、電阻R4， 所述信號(hào)輸入端通過電阻R3與反向放大器U8的反向輸入端連接，所述反向放大器U8的同向輸入端接地， 所述負(fù)載R5的輸入端分別與反向放大器的輸出端連接，所述負(fù)載R5的輸出端分兩個(gè)支路，一個(gè)支路通過開關(guān)K4通過采樣電阻Rgl接地；另一個(gè)支路與跟隨器的同向輸入端連接，所述跟隨器的輸出端通過電阻R4與反向放大器反向輸入端連接； 所述電流源單元的一端接電源VCC，另一端與負(fù)載R5的輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶自動(dòng)補(bǔ)償?shù)拿}沖數(shù)字功放電路，其特征在于:所述電流源開關(guān)的開斷與閉合可根據(jù)需要輸出電流的大小通過數(shù)字電路控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種帶自動(dòng)補(bǔ)償?shù)拿}沖數(shù)字功放電路，其特征在于:所述電流采樣電路包括多個(gè)采樣子單元，負(fù)向加法放大器U13及反向器U14， 所述采樣子單元包括采樣電阻Rg、第三跟隨器U10、第四跟隨器U11、第二差動(dòng)放大器U12，所述第三跟隨器的同向輸入端與采樣電阻Rg的電流流入端連接，所述第四跟隨器的同向輸入端與采樣電阻Rg的電流流出端連接，所述第三跟隨器UlO和第四跟隨器Ul I的輸出端分別與第二差動(dòng)放大器U12的兩個(gè)輸入端連接； 所述多個(gè)采樣子單元的采樣電阻Rg并聯(lián)； 所述多個(gè)采樣子單元的第二差動(dòng)放大器U12的輸出端均通過輸出電阻與負(fù)向加法放大器U13的輸入端連接，所述負(fù)向加法放大器U13的輸出端與反向器U14的輸入端連接，所述反向器的輸出端輸出米樣電壓。
【文檔編號(hào)】G01R21/06GK203433039SQ201320397978
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年7月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月5日
【發(fā)明者】郭勝巖, 高博 申請(qǐng)人:陜西開爾文測(cè)控技術(shù)有限公司