專利名稱:直流大功率恒流恒壓兩用電源的制作方法
本發(fā)明屬于半導體材料電學性能測試系統(tǒng)用的勵磁恒流電源裝置，也適于其他要求高精度大功率恒流恒壓源的場合。
目前直流大功率源的調節(jié)方法基本上采用下述四種已被證明是穩(wěn)定可靠的方法晶體管串入法;開關法;可控硅調節(jié)法;可控硅予調節(jié)加晶體管串入法。上述四種方法分別存在著輸出效率低，發(fā)熱量大或調節(jié)線性度差，導通角小于90°時穩(wěn)定性差;或電感負載時易發(fā)生振蕩等缺點。美國HeWLtLt-PaehahtL(惠普公司)所生產的多種功率源均屬上述四種之一，(HeWLeLt-PachahtL1981年本P 236)。美國的KeithLey公司與Daytea大學D·C·LOOK博士聯(lián)合研制的“自動霍耳系數測試系統(tǒng)”中所用恒流源雖然將手動形式改用成計算機控制，但其方法相當復雜並且仍用繼電器型的開關反向裝置。本發(fā)明即為克服上述各種大功率恒流恒壓源存在的效率低、線性度差、穩(wěn)定度不好、易發(fā)生振蕩等缺點而研制的。
本發(fā)明采用電子電路與機械調節(jié)相結合來調節(jié)輸入到整流器上的三相交流電壓，直接將輸入的三相交流電壓進行整流濾波從而產生恒流或恒壓的輸出。本發(fā)明既不需在電路中串入調節(jié)用的晶體管而克服了輸出效率低功耗高缺點;同時又不必調節(jié)可控硅電通角，也避免了調節(jié)線性度差，穩(wěn)壓性能不好等毛病。
本發(fā)明的基本工作原理如圖1所示把設定訊號電壓和取樣訊號電壓作為訊號比較放大電路的兩個輸入，經放大后驅動調節(jié)機構，從而改變了輸入到整流電路中的三相交流電壓，進而改變其輸出值，直到設定訊號電壓和取樣訊號電壓相等為止，此時輸出值就等于設定值，根據取樣訊號與輸出電流成正比還是與輸出電壓成正比就可使輸出成為恒流輸出或恒壓輸出。若因供電電壓變化或由于負載發(fā)熱使得輸出電流或電壓偏離所要求設定值時，此裝置均能自動調節(jié)以達到輸出值等于所要求的設定值。
本發(fā)明構成如圖〔1〕所示由機械調節(jié)裝置1;整流及開關電路2;無觸點反向裝置4;濾波器3;自動手控制裝置5;訊號比較及放大7;恒流恒壓的設定及選擇8;限制值設定9;這里機械調節(jié)裝置是力矩馬達;傳動機構及調壓變壓器組成。電源的調節(jié)在整流之前而非整流之后，整流及開關電路由三只可控硅組成，此可控硅起整流兼開關的作用。無觸點反向裝置由兩組共四只可控硅所組成的電路構成，根據可控硅的特性，開關和反向應該是連動的。濾波器為一般的電源濾波器。手動一自動控制5由一只平開關及相應的手動及自動的開關調節(jié)裝置構成，當處于自動工作方式時，由微機完成開關、設定等全部工作，其輸出值和保護值的設定可以由8位數-模轉換器來完成，為克服電感負載的滯后效應帶來的振蕩和不穩(wěn)定，本發(fā)明采取了下述兩種特殊措施(1)自動轉換差放(訊號比較與放大電路)的工作電壓;(2)在訊號比較及放大電路中加裝負饋電路以進一步防止輸出值上超或下超設定值。
本發(fā)明采用電子電路和機械調節(jié)相結合的辦法，使輸出電流電壓穩(wěn)定精度達到±1%以上，即使供電電壓波動±20%，其輸出精度仍優(yōu)于±1%。由于本發(fā)明功耗只出現(xiàn)在三相變壓器和濾波器的扼流圈中，而這二者的電阻很小，因此，無用功耗小，輸出效率高，而且由于采取了上述兩條特殊措施，即使使用電磁鐵作負載，也不發(fā)生振蕩現(xiàn)象。由于本裝置內有保護電路，輸出斷開或短接時，輸出電壓或電流在達到設定限制值后會自動斷開，從而起到良好的保護作用。
本發(fā)明由于采用了可控硅無觸點開關以及開關和反向的連動操作時，不感應出高壓，打打火花，無響聲、不干擾其他電路。
圖1、圖2即為本發(fā)明實施例，此實施為用于《紅外探測器及材料料電學參數全自動綜合測試系統(tǒng)》中的勵磁恒流源。
其中圖1(1)為機械調節(jié)裝置，是一帶力矩馬達和齒輪傳動裝置的三相調壓變壓器，用于調節(jié)輸出到整流及開關電流的三相輸入電壓，即在整流之前進行了電源的調節(jié)，因而輸出效率高，同時由于可控硅全導通，不存在調節(jié)導通角所帶來的麻煩，且濾波器可以小些以減少紋波比。
圖1(2)為整流開關機構，它由三只可控硅組成，起著整流及開關的雙重作用。
圖1(3)為濾波器，它由雙T形LC濾波器構成。
圖1(4)為負載及反向開關，反向開關由兩組共四只可控硅構成，反向開關電路連動。這種無觸點開關反向連動裝置具有不感應高壓，不打火花，無響聲和不干擾其他電路的優(yōu)點。
圖1(5)是自動-手動控制裝置，它由一只平開關及若干只微型繼電器組成，以選擇自動-手動操作方式，本裝置可以手動-自動兩用，亦可根據需要制成全自動或全手動的變型。
圖1(6)是恒流、恒壓取樣及選擇，恒流方法的取樣訊號來自一只0.1歐姆的標準電阻，恒壓方式的取樣訊號來自一電阻分壓器，即將輸出電壓的0.01作取樣訊號。
圖1(7)是訊號比較及放大電路，它是一個多級差放，其輸出用于驅動機械調整機構，只有當其兩個輸入VSt＝VSp時，才導通，圖1(8)為恒流恒壓的設定及選擇，圖1(9)為電壓限制和電流限制的設定。若為手動、它由兩只十圈螺旋電位器構成;若為自動，它由兩只AP558八位數-模轉換器構成。一者為輸出設定值，一者為限制設定值。對于自動操作，設定電壓VSt＝0.01N(其中N為輸到AP558的數字量)如前所述，若為恒流輸出，VSP＝0.1I，從VSt＝VSP導出I＝0.1N，即每10字相當于1安培的輸出電流，若為恒壓輸出VSP＝0.01V，由此得出V＝N，即每伏的輸出電壓相當于1個數字量。
本發(fā)明用作勵磁恒流源時，為克服電感負載問題，采取了下列兩種措施(1)利用繼電器自動轉換差放電路的工作電壓;當設定值與輸出值相差較大時，讓±15伏電源接入差放電路中，以使輸出值盡快接近設定值;當輸出值接近設定值時，±8V電源接入差放電路中，防止輸出值上超或下超設定值。
(2)給差放電路加入適度負反饋，以便進一步防止輸出值上超或下超設定值。
本發(fā)明很易用微機控制，無論是使用專用接口還是使用其他儀器(例如KeithLy的220型恒流源和705型掃描器)的附帶功能，只要能提供(8+3)位數字輸出就行了，包括設定輸出值限制值，選擇輸出方式，開關和改變輸出方式，都可由這(8+8)位數字輸出進行控制。
權利要求
1.一種直流大功率恒流恒壓兩用電源裝置，由機械傳動、調壓器、可控硅，用于整流濾波、放大的電子電路，數一模轉換器等部件構成。其特征在于本裝置在整流前由電子電路和機械調節(jié)相結合方式對輸入三相交流進行調節(jié)；用可控硅無觸點開關、反向連動部件對電流進行開關並改變輸出極性。
2.根據權利要求
1所述裝置，其特征在于所述的調節(jié)部件是由力矩馬達、齒輪傳動、二相調壓器所組成的機械調節(jié)器與電子電路組成。
3.根據權利要求
1所述裝置，其特征在于所述的電子電路中的放大電路是起訊號比較與放大的多級功率放大器。
4.根據權利要求
1所述裝置，其特征在于所述電子電路中整流電路由可控硅組成，起整流兼開關作用。
5.根據權利要求
1所述裝置，其特征在于所述數-模轉換器是8位及8位以上數模轉換器，用于調節(jié)輸出大小。
6.根據權利要求
1所述裝置，其特征在于所述電子電路中用了自動轉換差放電路的工作電壓和加裝負反饋于訊號比較及放大電路中以克服電感負載的滯后效應帶來的振蕩問題。
7.根據權利要求
1所述裝置，其特征在于此裝置可用微機自動調節(jié)和手動兩用。
專利摘要
直流大功率恒流恒壓兩用電源裝置，采用電子電路與機械調節(jié)相結合的方法對電源在整流前先進行了調節(jié)，然后再用電子電路、無觸點可控硅開關、換向連動裝置和數——模轉換器。輸出具有穩(wěn)定性好，效率高，不感應出高壓、不打火花、無響聲、不干擾其他電路等特點。繼電器開關自動轉換差放電路工作電壓和加適量負反饋，抑制電感負載時的振蕩效應。電路簡單；恒流、恒壓兩用；可用微機自動控制或手動。
文檔編號G05F1/56GK87100937SQ87100937
公開日1988年9月7日 申請日期1987年2月20日
發(fā)明者陳仲甘 申請人:昆明物理研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan