CN117543781A - 一种电容充电电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及大功率分立器件测试技术领域，具体是一种电容充电电路，包括变压器、时钟电路、控制电路、继电器阵列、限流电路、电容和反馈电路，变压器两路输出电路，变压器其中一个输出电路输出E1/E2经过整流桥和DC_DC提供系统电源，变压器另一个输出电路经过D3,D4形成脉动电压，经过U4分频之后形成一定频率的方波输出；本发明优化了现有充电电路，使其电路结构简单，可以提供一种稳定高效的电容充电电路，相比于传统的充电电路，该电路可以根据负载电压，自适应调节变压器的输出电压，提高了充电效率；既保留了脉冲充电快速，发热少，对电容损耗小的优点，而且通过自适应调节变压器的输出电压，减少了能源的浪费，降低了成本。

Description

一种电容充电电路
技术领域
本发明涉及大功率分立器件测试技术领域，具体是一种电容充电电路。
背景技术
电容器是一种被广泛应用于电路中的被动元件。它的主要作用是用来存储电能，起到储蓄能量的作用。对电容的充电方式大致可以分为三种，直流充电、交流充电和脉冲充电，这三种充电方式各有优点缺点，适用于不同的应用场景。
在部分使用场景中，电容的输出电压不是一个固定值，而是需要一个范围，这样就需要充电电源满足最大输出电压的要求，但这种情况下，当电容输出小电压的情况下，多余的电压就会被其他电路消耗掉，这样就会造成不必要的能量消耗；
因此，需要一种能够自适应调节变压器的输出电压的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电容充电电路，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明的技术方案是：一种电容充电电路，包括：
变压器，变压器两路输出电路；
时钟电路，时钟电路设置于变压器的其中一个输出电路中；
控制电路，控制电路设置于变压器的其中一个输出电路中并串联于时钟电路输出端；
继电器阵列，继电器阵列设置于变压器的另一个输出电路中，继电器阵列受控制电路控制；
限流电路，限流电路串联于继电器阵列输出端；
电容，电容串联于限流电路输出端；
反馈电路，反馈电路串联于电容与控制电路之间，电容的输出电流经过反馈电路到控制电路。
优选的，变压器其中一个输出电路输出E1/E2经过整流桥和DC_DC提供系统电源；
变压器另一个输出电路经过D3,D4形成脉动电压，经过U4分频之后形成一定频率的方波输出。
优选的，控制电路为二进制加法器，其输出控制继电器阵列切换逻辑，变压器的次级输出连接继电器阵列内的继电器；
通过控制电路输出控制逻辑，选择变压器次级的不同连接方式，从而达到选择不同输出的目的。
优选的，限流电路由Q2和Q3组成，限制电容充电的电流，限流电路还串联有充电调节开关Q1、充电控制开关K3。
优选的，反馈电路表示为U6，电容包含C1-C3。
优选的，还包括整流桥和触发器，整流桥搭载于继电器阵列的输出端，触发器搭载于控制电路中。
优选的，变压器Vin端连接整流桥的正输出端，触发器表示为U8，触发器的输出端VF连接到图控制电路中的Q_in2端。
本发明通过改进在此提供一种电容充电电路，与现有技术相比，具有如下改进及优点：
本发明优化了现有充电电路，使其电路结构简单，可以提供一种稳定高效的电容充电电路，相比于传统的充电电路，该电路可以根据负载电压，自适应调节变压器的输出电压，提高了充电效率；既保留了脉冲充电快速，发热少，对电容损耗小的优点，而且通过自适应调节变压器的输出电压，减少了能源的浪费，降低了成本。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释：
图1是本发明的整体电路结构框图；
图2是本发明的变压器输出电路图；
图3是本发明控制电路的电路图；
图4是本发明限流电路、反馈电路、电容和控制电路的连接电路图；
图5是本发明的整流桥和触发器的电路连接图。
具体实施方式
下面对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
本发明通过改进在此提供一种电容充电电路，本发明的技术方案是：
如图1-图5所示，一种电容充电电路，包括：
变压器，变压器两路输出电路，变压器其中一个输出电路输出E1/E2经过整流桥和DC_DC提供系统电源，变压器另一个输出电路经过D3,D4形成脉动电压，经过U4分频之后形成一定频率的方波输出；
时钟电路，时钟电路设置于变压器的其中一个输出电路中；
控制电路，控制电路设置于变压器的其中一个输出电路中并串联于时钟电路输出端，控制电路为二进制加法器，其输出控制继电器阵列切换逻辑，变压器的次级输出连接继电器阵列内的继电器，通过控制电路输出控制逻辑，选择变压器次级的不同连接方式，从而达到选择不同输出的目的；
继电器阵列，继电器阵列设置于变压器的另一个输出电路中，继电器阵列受控制电路控制；
限流电路，限流电路串联于继电器阵列输出端，限流电路由Q2和Q3组成，限制电容充电的电流，限流电路还串联有充电调节开关Q1、充电控制开关K3；
电容，电容串联于限流电路输出端，电容包含C1-C3；
反馈电路，反馈电路串联于电容与控制电路之间，电容的输出电流经过反馈电路到控制电路，反馈电路表示为U6。
基于上述充电电路，优化了现有充电电路，使其电路结构简单，可以提供一种稳定高效的电容充电电路，相比于传统的充电电路，该电路可以根据负载电压，自适应调节变压器的输出电压，提高了充电效率；既保留了脉冲充电快速，发热少，对电容损耗小的优点，而且通过自适应调节变压器的输出电压，减少了能源的浪费，降低了成本。
进一步的，还包括整流桥和触发器，整流桥搭载于继电器阵列的输出端，触发器搭载于控制电路中；
变压器Vin端连接整流桥的正输出端，触发器表示为U8，触发器的输出端VF连接到图控制电路中的Q_in2端。
为了便于进一步理解该本申请中各个元件的运行，下面结合附图对各个元件进行进一步说明：
图2中E1、E2、E3为变压器的一组带抽头的次级输出，其经过整流桥整流之后的电压分别U1和U5电源芯片，产生正负VCC电源为系统提供电源。D3和D4输出为100Hz的脉冲电压，经过U4分频之后为后级电路提供控制信号，图示中接法输出“Q_out”为3.125Hz的方波，连接到图3中的“Q_in1”端，U2为二进制加法器，其输出Q1到Q7为不同频率的方波，之间的频率关系为FQ1=2FQ2=2FQ3=2FQ4=2FQ5=2FQ6=2FQ7。Q1到Q7通过驱动器U3连接到继电器控制端，控制继电器的切换。
图3中变压器为多次级输出变压器，其输出可以根据使用情况选择相应的输出电压分配和次级数量。变压器次级连接到继电器，通过继电器选择不同次级的组合输出。图3中“ACP”和“ACM”分别为两个输出端口，分别连接到图4中整流桥的输入端“ACP”和“ACM”。在电容充电过程中，变压器的次级组合输出电压将是从小到大的逐渐递增的方式，直到达到最大输出。
整流桥的正输出端连接到Q1的漏极，Q1的源极连接Q2和Q3组成的限流电路，限流输出接待充电电容C1,C2和C3。
整流桥的负端连接到继电器K3的2脚，继电器1脚通过电阻R7连接到电容的正端，继电器的6脚连接到电容的负端。
图4中U6B为反馈电路，其输出端接Q1的栅极，控制Q1的导通程度。
“SET_VD_in”为设置电容的充电电压。
当接通电源时，变压器开始工作，E1,E2,E3有电源输出，产生VCC和-VCC为系统芯片提供电源。U4产生特定频率的方波从“Q_out”输出，通过“Q_in1”到U2的11脚到达U2芯片，此时Q1到Q7开始有波形输出。假设已经提供“SET_VD_in”电压，由于初始状态电容还未开始充电，所以电容两端电压为零，“SET_VD_in”电压经过U6B放大之后到达Q1的栅极，控制Q1导通。Q2在VCC的作用下处于导通状态，此时电容C1,C2,C3充电电源接通，若继电器K3切换到2脚导通，使充电回路接通，则电容开始充电。
充电过程中电容电压逐渐上升，此电压经过R13和“SET_VD_in”电压相互抵消，使U6B的输出减小，当U6B输出减小到小于Q1的导通电压时，Q1关闭，电容充电结束。此过程中使Q1漏源电压增加，该电压连接到图5中“Vin”端，当该电压增大到U7A和U7B设定的阀值比较电压时，D触发器U8输出脚输出高电平VF，VF连接到图3中U2的11脚，使11脚一直处于高电平，致使U2的输出Q1到Q7输出电平保持，由于Q1到Q7控制变压器的次级切换，所以变压器次级也停止切换，保持在当前输出状态。
上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种电容充电电路，其特征在于：包括：
变压器，所述变压器两路输出电路；
时钟电路，所述时钟电路设置于变压器的其中一个输出电路中；
控制电路，所述控制电路设置于变压器的其中一个输出电路中并串联于时钟电路输出端；
继电器阵列，所述继电器阵列设置于变压器的另一个输出电路中，所述继电器阵列受控制电路控制；
限流电路，所述限流电路串联于继电器阵列输出端；
电容，所述电容串联于限流电路输出端；
反馈电路，所述反馈电路串联于电容与控制电路之间，所述电容的输出电流经过反馈电路到控制电路。
2.根据权利要求1所述的一种电容充电电路，其特征在于：所述变压器其中一个输出电路输出E1/E2经过整流桥和DC_DC提供系统电源；
所述变压器另一个输出电路经过D3,D4形成脉动电压，经过U4分频之后形成一定频率的方波输出。
3.根据权利要求1所述的一种电容充电电路，其特征在于：所述控制电路为二进制加法器，其输出控制继电器阵列切换逻辑，所述变压器的次级输出连接继电器阵列内的继电器；
通过所述控制电路输出控制逻辑，选择变压器次级的不同连接方式，从而达到选择不同输出的目的。
4.根据权利要求1所述的一种电容充电电路，其特征在于：所述限流电路由Q2和Q3组成，限制电容充电的电流，所述限流电路还串联有充电调节开关Q1、充电控制开关K3。
5.根据权利要求4所述的一种电容充电电路，其特征在于：所述反馈电路表示为U6，所述电容包含C1-C3。
6.根据权利要求1所述的一种电容充电电路，其特征在于：还包括整流桥和触发器，所述整流桥搭载于继电器阵列的输出端，所述触发器搭载于控制电路中。
7.根据权利要求6所述的一种电容充电电路，其特征在于：所述变压器Vin端连接整流桥的正输出端，所述触发器表示为U8，所述触发器的输出端VF连接到图控制电路中的Q_in2端。
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