CN114285305A - 一种差分交流电源装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种差分交流电源装置及方法，该差分交流电源装置包括：正弦波发生器和正弦波合成器；其中，所述正弦波发生器生成反相位两路正弦波；所述正弦波合成器将所述反相位两路正弦波合成，得到高频高压交流信号。通过实施本发明，利用正弦波发生器生成两路高频的反相位正弦波，再将反相位两路正弦波合成高频高压正弦波，极大地提高了开发效率和方便性。并且本发明仅使用了简单的硬件电路，实现了更小的体积。

Description

一种差分交流电源装置及方法

技术领域

本发明涉及电源技术领域，具体涉及一种差分交流电源装置及方法。

背景技术

近年来，随着国际环境的变化，电子元件正在逐步实现国产化，产量逐年递增。随着产能的提升，对各生产环节的自动化测试的要求越来越高。而在自动测试设备中，测试设备精度对生产结果有十分重要的作用，精度直接影响了测试结果的准确性及稳定度，因此需要供电的电源稳定性和线性度非常好。并且，在自动测试设备测试中，要求电源具有供电的通用性和扩展性。采用传统工频电源实现方式，则电源体积较大，因此传统工频电源难以在自动测试设备中实现体积小和线性度的兼顾。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了涉及一种差分交流电源装置及方法，以解决现有技术中传统工频电源体积大，并且工作效率低的技术问题。

本发明提出的技术方案如下：

本发明实施例第一方面提供一种差分交流电源装置，包括：正弦波发生器和正弦波合成器；其中，所述正弦波发生器生成反相位两路正弦波；所述正弦波合成器将所述反相位两路正弦波合成，得到高频高压交流信号。

可选地，差分交流电源装置还包括：所述高压运放电路连接在所述正弦波发生器和正弦波合成器之间，所述高压运放电路接收所述正弦波发生器生成的反相位两路正弦波，将所述反相位两路正弦波放大，得到放大后的反相位两路正弦波输入至所述正弦波合成器。

可选地，所述高压运放电路包括：第一高压运放电路和第二高压运放电路；其中，所述第一高压运放电路和所述第二高压运放电路分别将所述反相位两路正弦波中两路相反的正弦波放大。

可选地，所述高压运放电路包括：放大电路、驱动电路和恒流源电路；其中，所述放大电路将所述反相位两路正弦波放大为高压信号；所述驱动电路根据所述高压信号驱动所述恒流源电路将所述高压信号进行功率放大。

可选地，所述放大电路包括：运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容和第二电容；其中，所述第一电容的一端连接所述放大电路的输入端，所述第一电容的另一端连接所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端连接所述第二电阻的一端和所述运算放大器的反相输入端，所述运算放大器的正相输入端连接地，所述运算放大器的输出端连接所述第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端连接所述第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端连接所述驱动电路的一端，所述第二电阻的另一端连接所述恒流源电路的第一端。

可选地，所述驱动电路包括：第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一三极管、第二三极管、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻和第十二电阻；其中，所述第一二极管正极连接所述放大电路和所述第二二极管的负极，所述第一二极管的负极连接所述第五电阻的一端，所述第五电阻的另一端连接第一三极管的基极，所述第一三极管的集电极连接所述第六电阻的一端，所述第一三极管的发射极连接所述第三二极管的正极，所述第六电阻的另一端连接外接的第一电源和所述恒流源电路的第二端，所述第三二极管的负极连接所述第七电阻的一端和所述第八电阻的一端，所述第七电阻的另一端连接所述恒流源电路的第三端和所述第九电阻的一端，所述第八电阻的另一端连接所述恒流源电路的第四端，所述第九电阻的另一端连接所述第十电阻的一端和第四二极管的正极，所述第十电阻的另一端连接所述恒流源电路的第五端，所述第四二极管的负极连接所述第二三极管的发射极，所述第二三极管的基极连接所述第十一电阻的一端，所述第二三极管的集电极连接所述第十二电阻的一端，所述第十二电阻的另一端连接外接的第二电源和所述恒流源电路的第六端，所述第十一电阻的另一端连接所述第二二极管的正极。

可选地，所述恒流源电路包括：第三三极管、第四三极管、第五三极管、第六三极管、第十三电阻和第十四电阻；其中，所述第三三极管的集电极为所述恒流源电路的第二端，所述第三三极管的集电极连接所述驱动电路，所述第三三极管的基极为所述恒流源电路的第三端，所述第三三极管的基极连接所述驱动电路和所述第四三极管的集电极，所述第三三极管的发射极连接所述第四三极管的基极和所述第十三电阻的一端，所述第四三极管的发射极为所述恒流源电路的第四端，所述第四三极管的发射极连接所述驱动电路、所述第十三电阻的另一端、所述第五三极管的发射极、所述第十四电阻的一端、所述放大电路和所述恒流源电路的输出端，所述第十四电阻的另一端连接所述第五三极管的基极，所述第五三极管的集电极为所述恒流源电路的第五端，所述第五三极管的集电极连接所述驱动电路和所述第六三极管的基极，所述第六三极管的集电极为所述恒流源电路的第六端，所述第六三极管的集电极连接所述驱动电路。

可选地，差分交流电源装置还包括：第一正负直流源和第二正负直流源；其中，所述第一正负直流源为所述第一高压运放电路供电，所述第二正负直流源为所述第二高压运放电路供电。

本发明实施例第二方面提供一种差分交流电源的方法，包括：生成反相位两路正弦波；将所述反相位两路正弦波合成高频高压交流信号。

可选地，所述生成反相位两路正弦波之后还包括：对所述反相位两路正弦波进行放大处理。

本发明提供的技术方案，具有如下效果：

本发明实施例提供的差分交流电源装置及方法，通过正弦波发生器，生成两路高频的反相位正弦波，再利用正弦波合成器和差分原理，将反相位两路正弦波合成高频高压正弦波，极大地提高了开发效率和方便性。并且本发明仅使用了简单的硬件电路，实现了更小的体积。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的差分交流电源装置的结构图；

图2是根据本发明实施例的差分交流电源装置的具体结构图；

图3是根据本发明实施例的高压运放电路的结构图；

图4是根据本发明实施例提供的放大电路的电路图；

图5是根据本发明实施例提供的驱动电路的电路图；

图6是根据本发明实施例提供的恒流源的电路图；

图7是根据本发明实施例提供的高压运放电路的具体电路图；

图8是根据本发明实施例提供的差分交流电源方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明实施例提供一种差分交流电源装置，如图1所示包括：正弦波发生器1和正弦波合成器2；其中，正弦波发生器1生成反相位两路正弦波；正弦波合成器2将反相位两路正弦波合成，得到高频高压交流信号。

作为本发明实施条例的一种可选的实施方式，本实施例中通过正弦波发生器内部的FPGA芯片和DAC芯片及运放电路形成反相位的两路正弦波，其中，两路反相位是通过运放把一个信号反相，得到了反相位的两路正弦波。再由正弦波合成器2利用差分原理，把两路反相高频交流信号合起来变成更高电压的高频交流信号。

本发明实施例提供的差分交流电源装置，通过正弦波发生器1，生成两路高频的反相位正弦波，再利用正弦波合成器2和差分原理，将反相位两路正弦波合成高频高压正弦波，极大地提高了开发效率和方便性。并且本发明仅使用了简单的硬件电路，实现了更小的体积。

具体地，如图2所示，本实施例提供的差分交流电源装置还包括：高压运放电路3和第一正负直流源41和第二正负直流源42。高压运放电路3连接在正弦波发生器1和正弦波合成器1之间，高压运放电路3接收正弦波发生器1生成的反相位两路正弦波，将反相位两路正弦波放大，得到放大后的反相位两路正弦波输入至正弦波合成器2。其中，本实施例中高压运放电路3包括：第一高压运放电路31和第二高压运放电路32；第一高压运放电路31和第二高压运放电路32分别将反相位两路正弦波中两路相反的正弦波放大。第一正负直流源41为第一高压运放电路31供电，第二正负直流源42为第二高压运放电路32供电。

作为本发明实施条例的一种可选的实施方式，正弦波发生器1生成的两路正弦波分别经过第一高压运放电路31和第二高压运放电路32将高频小信号正弦波放大为高频高压正弦波。

如图3所示，高压运放电路3包括：放大电路301、驱动电路302和恒流源电路303；其中，放大电路301将反相位两路正弦波放大为高压信号；驱动电路302根据高压信号驱动恒流源电路303将高压信号进行功率放大。

作为本发明实施条例的一种可选的实施方式，高压运放电路3由放大电路301、驱动电路302和恒流源电路303构成，正弦波发生器1生成的高频小信号正弦波经过放大电路301变为高压信号。放大电路301的输出电流是比较小的，通过恒流源电路303可以输出更大的电流，恒流源电路303主要是把运放放大的波形进行功率放大。而驱动电路302主要是把放大电路301的信号分出来驱动恒流源电路303。

如图4所示，放大电路301包括：运算放大器U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1和第二电容C2；其中，第一电容C1的一端连接放大电路301的输入端，第一电容C1的另一端连接第一电阻R1的一端，第一电阻R1的另一端连接第二电阻R2的一端和运算放大器U1的反相输入端，运算放大器U1的正相输入端连接地，运算放大器U1的输出端连接第三电阻R3的一端，第三电阻R3的另一端连接第四电阻R4的一端，第四电阻R4的另一端连接驱动电路302的一端，第二电阻R2的另一端连接恒流源电路303的第一端。

作为本发明实施条例的一种可选的实施方式，本实施例中从高压运放电路3输入端输入高频正弦波信号，经过运算放大器U1将小信号放大为高压信号。运算放大器U1的反相输入端经第二电阻R2连接恒流源电路303的第一端，也是就高压运放电路3的输出端，而输出端到运算放大器U1的反相输入端主要是反馈电压，反馈电压过来才能确保输出放大的电压是放大到所需的电压。其中，第二电容C2作为补偿电容，第三电阻R3和第四电阻R4作为高压运放输出限流电阻，起到保护作用。

如图5所示，驱动电路302包括：第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11和第十二电阻R12；其中，第一二极管D1正极连接放大电路301和第二二极管D2的负极，第一二极管D1的负极连接第五电阻R5的一端，第五电阻R5的另一端连接第一三极管Q1的基极，第一三极管Q1的集电极连接第六电阻R6的一端，第一三极管Q1的发射极连接第三二极管D3的正极，第六电阻R6的另一端连接外接的第一电源和恒流源电路303的第二端，第三二极管D3的负极连接第七电阻R7的一端和第八电阻R8的一端，第七电阻R7的另一端连接恒流源电路303的第三端和第九电阻R9的一端，第八电阻R8的另一端连接恒流源电路303的第四端，第九电阻R9的另一端连接第十电阻R10的一端和第四二极管D4的正极，第十电阻R10的另一端连接恒流源电路303的第五端，第四二极管D4的负极连接第二三极管Q2的发射极，第二三极管Q2的基极连接第十一电阻R11的一端，第二三极管Q2的集电极连接第十二电阻R12的一端，第十二电阻R12的另一端连接外接的第二电源和恒流源电路303的第六端，第十一电阻R11的另一端连接第二二极管D2的正极。

作为本发明实施条例的一种可选的实施方式，本实施中的驱动电路302是把放大电路301的信号分出来驱动恒流源电路303，其中，第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4能够消除正弦波中的交越失真；第六电阻R6和第十二电阻R12作为第一三极管Q1和第二三极管Q2的限流电阻，能够防止外部电源异常损坏电路中的器件。

如图6所示，恒流源电路303包括：第三三极管Q3、第四三极管Q4、第五三极管Q5、第六三极管Q6、第十三电阻R13和第十四电阻R14；其中，第三三极管Q3的集电极为恒流源电路303的第二端，第三三极管Q3的集电极连接驱动电路302，第三三极管Q3的基极为恒流源电路303的第三端，第三三极管Q3的基极连接驱动电路302和第四三极管Q4的集电极，第三三极管Q3的发射极连接第四三极管Q4的基极和第十三电阻R13的一端，第四三极管Q4的发射极为恒流源电路303的第四端，第四三极管Q4的发射极连接驱动电路302、第十三电阻R13的另一端、第五三极管Q5的发射极、第十四电阻R14的一端、放大电路301和恒流源电路303的输出端，第十四电阻R14的另一端连接第五三极管Q5的基极，第五三极管Q5的集电极为恒流源电路303的第五端，第五三极管Q5的集电极连接驱动电路302和第六三极管Q6的基极，第六三极管Q6的集电极为恒流源电路303的第六端，第六三极管Q6的集电极连接驱动电路302。

作为本发明实施条例的一种可选的实施方式，恒流源电路303由第三三极管Q3、第四三极管Q4、第五三极管Q5、第六三极管Q6、第十三电阻R13和第十四电阻R14构成，其作用是把运放放大的波形进行功率放大，最终得到高压高频的正弦波信号。

如图7所示，为本实施例中提供的高压运放电路3具体电路图，该高压运放电路3采用如下流程工作，从输入端输入高频小信号正弦波，经过运算放大器U1将小信号放大为高压信号，得到的高压信号使驱动电源驱动恒流源电路303，恒流源电路303将运算放大器U1放大的波形进行功率放大，最终得到高频高压的正弦波。

本发明实施例通过两路高压运放电路3，将高频小信号反相位两路正弦波放大为高频高压的反相位两路正弦波，最后用差分原理，把两路反相高频交流信号合起来变成更高电压的高频交流信号。通过高频线性的电路输出正弦波，从而实现了更小的体积；与传统的开关电源方案相比，本发明中使用线性度较好的恒流源电路303，避免了开关电源开关频率和纹波干扰等问题，使供电更加纯净。并且，可以在正弦波发生器1中加入实时监控，对过压、过流、过温等异常进行上报并暂停输出操作，杜绝电源损坏等的情况出现。

本发明实施例还提供一种差分交流电源的方法，如图8所示，包括：

步骤S101：生成反相位两路正弦波。

其中，本发明实施例通过正弦波发生器1内部的FPGA芯片和DAC芯片及运放电路形成反相位的两路正弦波，正弦波发生器使用上述差分交流电源装置的正弦波发生器，在此不再赘述。

步骤S102：将反相位两路正弦波合成高频高压交流信号。

其中，本发明实施例将生成的反相位两路正弦波利用差分原理，把两路反相高频交流信号合起来变成更高电压的高频交流信号。

本发明实施例提供的差分交流电源方法，通过生成反相位两路正弦波，再将反相位两路正弦波合成高频高压交流信号，极大地提高了开发效率和方便性。并且本发明仅使用了简单的硬件电路，实现了更小的体积。

本发明实施例还提供的差分交流电源的方法还包括：对反相位两路正弦波进行放大处理。

其中，本实施例通过高压运放电路将反相位两路正弦波进行放大处理，将高频小信号正弦波放大为高频高压正弦波。其中，高压运放电路使用上述差分交流电源装置的高压运放电路，在此不再赘述。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种差分交流电源装置，其特征在于，包括：正弦波发生器和正弦波合成器；其中，

所述正弦波发生器生成反相位两路正弦波；

所述正弦波合成器将所述反相位两路正弦波合成，得到高频高压交流信号。

2.根据权利要求1所述的差分交流电源装置，其特征在于，还包括：高压运放电路；所述高压运放电路连接在所述正弦波发生器和正弦波合成器之间，所述高压运放电路接收所述正弦波发生器生成的反相位两路正弦波，将所述反相位两路正弦波放大，得到放大后的反相位两路正弦波输入至所述正弦波合成器。

3.根据权利要求2所述的差分交流电源装置，其特征在于，所述高压运放电路包括：第一高压运放电路和第二高压运放电路；其中，所述第一高压运放电路和所述第二高压运放电路分别将所述反相位两路正弦波中两路相反的正弦波放大。

4.根据权利要求2所述的差分交流电源装置，其特征在于，所述高压运放电路包括：放大电路、驱动电路和恒流源电路；其中，

所述放大电路将所述反相位两路正弦波放大为高压信号；

所述驱动电路根据所述高压信号驱动所述恒流源电路将所述高压信号进行功率放大。

5.根据权利要求4所述的差分交流电源装置，其特征在于，所述放大电路包括：运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容和第二电容；其中，

所述第一电容的一端连接所述放大电路的输入端，所述第一电容的另一端连接所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端连接所述第二电阻的一端和所述运算放大器的反相输入端，所述运算放大器的正相输入端连接地，所述运算放大器的输出端连接所述第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端连接所述第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端连接所述驱动电路的一端，所述第二电阻的另一端连接所述恒流源电路的第一端。

6.根据权利要求4所述的差分交流电源装置，其特征在于，所述驱动电路包括：第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一三极管、第二三极管、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻和第十二电阻；其中，

所述第一二极管正极连接所述放大电路和所述第二二极管的负极，所述第一二极管的负极连接所述第五电阻的一端，所述第五电阻的另一端连接第一三极管的基极，所述第一三极管的集电极连接所述第六电阻的一端，所述第一三极管的发射极连接所述第三二极管的正极，所述第六电阻的另一端连接外接的第一电源和所述恒流源电路的第二端，所述第三二极管的负极连接所述第七电阻的一端和所述第八电阻的一端，所述第七电阻的另一端连接所述恒流源电路的第三端和所述第九电阻的一端，所述第八电阻的另一端连接所述恒流源电路的第四端，所述第九电阻的另一端连接所述第十电阻的一端和第四二极管的正极，所述第十电阻的另一端连接所述恒流源电路的第五端，所述第四二极管的负极连接所述第二三极管的发射极，所述第二三极管的基极连接所述第十一电阻的一端，所述第二三极管的集电极连接所述第十二电阻的一端，所述第十二电阻的另一端连接外接的第二电源和所述恒流源电路的第六端，所述第十一电阻的另一端连接所述第二二极管的正极。

7.根据权利要求6所述的差分交流电源装置，其特征在于，所述恒流源电路包括：第三三极管、第四三极管、第五三极管、第六三极管、第十三电阻和第十四电阻；其中，

所述第三三极管的集电极为所述恒流源电路的第二端，所述第三三极管的集电极连接所述驱动电路，所述第三三极管的基极为所述恒流源电路的第三端，所述第三三极管的基极连接所述驱动电路和所述第四三极管的集电极，所述第三三极管的发射极连接所述第四三极管的基极和所述第十三电阻的一端，所述第四三极管的发射极为所述恒流源电路的第四端，所述第四三极管的发射极连接所述驱动电路、所述第十三电阻的另一端、所述第五三极管的发射极、所述第十四电阻的一端、所述放大电路和所述恒流源电路的输出端，所述第十四电阻的另一端连接所述第五三极管的基极，所述第五三极管的集电极为所述恒流源电路的第五端，所述第五三极管的集电极连接所述驱动电路和所述第六三极管的基极，所述第六三极管的集电极为所述恒流源电路的第六端，所述第六三极管的集电极连接所述驱动电路。

8.根据权利要求3所述的差分交流电源装置，其特征在于，还包括：第一正负直流源和第二正负直流源；其中，所述第一正负直流源为所述第一高压运放电路供电，所述第二正负直流源为所述第二高压运放电路供电。

9.一种差分交流电源的方法，其特征在于，包括：

生成反相位两路正弦波；

将所述反相位两路正弦波合成高频高压交流信号。

10.根据权利要求9所述的差分交流电源的方法，其特征在于，所述生成反相位两路正弦波之后，还包括：

对所述反相位两路正弦波进行放大处理。

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