CN201364513Y - 可扩展式恒流源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可扩展恒流源装置，包括两个恒流功率模块，一个以上分流功率模块、电流采样分流器、电流采样信号放大器、误差比较控制器。本实用新型优点在于：恒流－分流的组合模式，模块化设计，具有可扩展性，理论可以无限扩展恒流电流容量，而且电路参数无须调整。恒流电流特性好，纹波小，精度高，建立时间快(＜20mS)。采用场效应管作为充放电的功率管，场效应管具有输入电阻高、噪声小、功耗低、工作区域宽等特点，因此电路的功耗很小，具有稳定性高、工作效率高的优点。

Description

可扩展式恒流源装置

技术领域

本实用新型涉及一种恒流源，尤其是涉及一种用于大功率动力二次电池或组合电池的充放电检测的可扩展恒流源装置。

背景技术

现有的二次电池化成检测装置的多功率单元均流并联式恒流源，适用于常规1000W以下功率容量的检测应用，其电路基本模式为：多只功率管作为电流调整功率管组成功率单元，功率单元内部采用均流电路，通过内部单元均流电路使内部功率单元电流平衡，电路为充电电源或者电池先连接到所有功率单元的漏极，功率单元的源极连接到采样分流器，通过采样电阻反馈的电流信号控制功率单元的栅极电压，改变两个功率管的栅极电压，以控制恒流源电路的恒流电流，实现双环反馈恒流电路。此电路在应用于功率容量很大的装置时存在以下问题：随着并联功率管的数量增加电路的参数发生变化，会使电路性能下降，恒流电流纹波增大，甚至恒流失败，电流发生振荡，因此需要根据功率容量不同，重新计算电路参数，计算复杂、烦琐，电路调试难度大，不适合设备批量生产。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可适合功率容量自由扩展使用的充放电检测的可扩展恒流源装置，其电路可自由扩展、安全可靠，并且电路简单，容易实现。

本实用新型的技术问题可以通过以下措施解决：一种可扩展恒流源装置，包括两个恒流功率模块，一个以上分流功率模块、电流采样分流器、电流采样信号放大器、误差比较控制器；充放电电流的给定信号输入到误差比较控制器的同相端，所有恒流功率模块和分流功率模块的电流流入端子连接在一起，所有恒流功率模块和分流功率模块的电流流出端子连接在一起后，再连接到采样分流器的正端，采样分流器的负端连接到被测对象的负端，采样分流器的正端连接到电流采样放大器的正端，采样分流器的负端连接到电流采样放大器的负端，电流采样放大器放大器输出连接到误差比较控制器反相端，开关控制信号连接到对应的分流控制模块的开关控制信号输入端。

本实用新型具有以下的优点：

1、恒流-分流的组合模式，模块化设计，具有可扩展性，理论可以无限扩展恒流电流容量，而且电路参数无须调整。

2、恒流电流特性好，纹波小，精度高，建立时间快(＜20mS)。

3、采用场效应管作为充放电的功率管，场效应管具有输入电阻高、噪声小、功耗低、工作区域宽等特点，因此电路的功耗很小，具有稳定性高、工作效率高的优点；

4、电路设计简单，容易实现，方便维护，有利于生产使用。

附图说明

图1为本实用新型可扩展恒流源框图。

图2为本实用新型中的恒流功率模块原理框图。

图3为图2中恒流功率单元原理图。

图4为本实用新型中的分流功率模块原理框图。

图5为图4中分流功率单元原理图。

具体实施方式

如图1所示，可无限扩展式恒流源电路采用恒流-分流的组合模式，本实施例由恒流功率模块HL-1、HL-2，分流模块FL-1、FL-N(N＝1..n)、电流采样分流器CY1、电流采样信号放大器A1、误差比较控制器A2，连接而成。图中Vi为充放电电流I的给定信号，SW-1、SW-N为分流功率模块开关信号，VCC为被测对象正端，GND为被测对象负端，VI输入到误差比较控制器A2的同相端A2+，所有恒流功率模块和分流功率模块的电流流入端子P-VCC连接在一起，所有恒流功率模块和分流功率模块的电流流出端子P-GND连接在一起连接到采样分流器CY1的正端C+，采样分流器CY1的负端C-连接到被测对象的负端，采样分流器CY1的正端C+连接到电流采样放大器A1的正端A1+，采样分流器CY1的负端C-连接到电流采样放大器A1的负端A1-，电流采样放大器A1放大器输出连接到误差比较控制器A2反相端A2-，开关控制信号连接到对应的分流控制模块的开关控制信号SW。

本实用新型恒流源中最多可以有两个恒流功率模块，可以实现1000W以下功率容量的恒流源，每个恒流功率模块最多可以由10个常用的功率单元并联而成(如图2所示)，功率单元的原理图如图3所示，每个恒流功率模块内部采用母线均流法均流。当功率容量大于1000W时，可增加分流功率模块分担固定的电流，每个分流功率模块含10个常用的分流功率单元(如图4所示)，分流功率单元的电路原理图如图5所示，每个分流功率模块的功率容量为500W，分流功率模块内部采用统一参考设定恒流单元电路，模块电流分流值由分压电阻R14和R15分压决定(见图4)，恒流功率模块则根据电流设定调整电流剩余量，由于分流功率模块是采用开关固定分流模式，因此不会导致恒流调整电路整体参数的改变，因此通过简单的I/O扩展，则可以实现无限扩展恒流源的功率容量，而且电路调试方便，模块性强，可靠性高。

本实施例的工作原理如下：假设被测对象为5V，由于每个恒流功率模块和分流功率模块可以承担500W功率容量，则每个模块可以最大承担100A电流，由于所有模块的电流流入端P-VCC都是连接一起，所以总恒流电流为所有模块之和，当电流＜200A时，无需开启分流功率模块，电流由恒流功率模块承担，当电流给定VI收入恒流电流值时，误差比较控制器产生驱动信号，驱动恒流模块，电流从被测对象正端VCC流出，而后从恒流功率模块的电流输入端P-VCC流入，从电流流出端P-GND流出，流经分流器，最后回流到被测对象的负端，电流流经分流器产生的电压信号经采样放大器A1放大后，输入到误差比较控制器A2负输入端A2-，最后误差比较控制器A2达到平衡，恒流电路工作达到稳态，电流达到恒流设定值，当电压＞200A时，根据设定电流值每增加100A开通一个分流功率模块，例如要求设定450A电流，则可以开通三个分流功率模块FL搭配两恒流功率模块HL使用，分流功率的数量由所需要的电流容量决定。

Claims (3)

1、一种可扩展恒流源装置，其特征在于：包括两个恒流功率模块，一个以上分流功率模块、电流采样分流器、电流采样信号放大器、误差比较控制器；充放电电流的给定信号输入到误差比较控制器的同相端，所有恒流功率模块和分流功率模块的电流流入端子连接在一起，所有恒流功率模块和分流功率模块的电流流出端子连接在一起后，再连接到采样分流器的正端，采样分流器的负端连接到被测对象的负端，采样分流器的正端连接到电流采样放大器的正端，采样分流器的负端连接到电流采样放大器的负端，电流采样放大器放大器输出连接到误差比较控制器反相端，开关控制信号连接到对应的分流控制模块的开关控制信号输入端。

2、根据权利要求1所述的可扩展恒流源装置，其特征在于：每个恒流功率模块由十个常用的功率单元并联而成，每个恒流功率模块内部采用母线均流法均流。

3、根据权利要求1所述的可扩展恒流源装置，其特征在于：每个分流功率模块含十个常用的分流功率单元，每个分流功率模块的功率容量为500W，每个分流功率模块内部采用统一参考设定恒流单元。

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