CN203502867U

CN203502867U - 采用标准负载电路的脉冲电流源

Info

Publication number: CN203502867U
Application number: CN201320456416.5U
Authority: CN
Inventors: 张建永; 贾云涛; 岳伟
Original assignee: Beijing Institute of Radio Metrology and Measurement
Current assignee: Beijing Institute of Radio Metrology and Measurement
Priority date: 2013-07-29
Filing date: 2013-07-29
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2023-07-29

Abstract

本实用新型涉及一种采用标准负载电路的脉冲电流源，该脉冲电流源包括：信号发生电路、驱动电路、功率放大电路、标准负载电路、反馈及保护电路和伺服电源电路。所述的信号发生电路连接到驱动电路；所述的驱动电路连接到功率放大电路；所述的功率放大电路连接到标准负载电路，同时所述的功率放大电路连接到反馈及保护电路；所述的反馈及保护电路连接到功率放大电路；所述的标准负载电路连接到伺服电源电路；所述的伺服电源电路正端与功率放大电路负端组成输出接口。该脉冲电流源采用标准负载反馈控制技术提高了脉冲电流输出的稳定性，采用并联功率模块方案增加了功率输出，弥补了现有周期脉冲电流源输出稳定度低、功率小等缺点。

Description

采用标准负载电路的脉冲电流源

技术领域

本实用新型涉及一种脉冲电流源，特别是一种采用标准负载电路的脉冲电流源。

背景技术

脉冲功率技术是近年发展起来的一门高新科技领域，其技术使用较长时间储存能量，然后经过快速压缩、转换，最后将巨大的功率瞬间有效地释放给负载。脉冲功率技术广泛应用于强激光、电磁脉冲、能源、环境科学、医疗和生物等领域。脉冲电流源是脉冲功率技术的核心组成仪器，为其提供所需大功率的脉冲电流，驱动其它器件工作。

以前的脉冲电流源都是采用电压源、高速开关和负载电阻三部分组成。其工作原理为：先把能量在较长时间内储存起来，然后再瞬间释放出来，以获得脉冲电流。电压源通过电容储能、电感储能或者机械储能，产生足够的高压；负载电阻一般很小，有通过高脉冲电流能力，低电感；高速开关切换使得电压源瞬间施加到负载，产生脉冲电流。重复脉冲电流是通过周期切换开关来实现脉冲周期电流。

该脉冲电流源的结构简单，易于实现。电压源多采用电容并联达到高电压，通过高电压值和负载大小使其输出预定的脉冲电流。目前脉冲电流源的输出端都是串联在整个电路中的，数值未知，所以根据电压源、已有负载和输出端的负载无法准确计算输出脉冲电流的数值，且脉冲电流波形上升时间长、脉宽窄、幅值不稳。另外脉冲电流源输出电流较大时系统线路间产生交流阻抗，增大了电路中的负载，导致脉冲电流源的输出电流值较小，无法稳定输出，精度差。

发明内容

为避免以上现有技术的不足，本实用新型提出了一种采用采用标准负载电路的脉冲电流源，以解决脉冲电流源输出脉冲电流稳定性差、精度低、功率小、上升时间长等问题。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

采用标准负载电路的脉冲电流源，该脉冲电流源包括信号发生电路、驱动电路、功率放大电路、标准负载电路、反馈及保护电路和伺服电源电路，所述信号发生电路产生标准脉冲信号给驱动电路，驱动电路将接收到的信号发送给功率放大电路，该功率放大电路的负端输出端作为脉冲电流源一输出接口，功率放大电路的另一输出端与标准负载电路连接，该标准负载电路分别连接有反馈及保护电路和伺服电源电路，所述反馈及保护电路接收所述标准负载电路的采样信号对功率放大电路进行调节，所述伺服电源电路接收来自标准负载电路的信号作为脉冲电流源另一输出接口。

所述驱动电路由电压跟随器组成。

所述功率放大电路采用功率模块并联方式。

所述标准负载电路采用阻值稳定，频带宽的电阻。

所述伺服电源电路为高速开关电路。

本实用新型的优点在于：

1.本实用新型采用信号发生电路产生标准脉冲信号，通过驱动电路对脉冲信号进行驱动，提高了脉冲信号的前端数值的稳定性，波形的上升时间快。脉冲信号在功率放大电路中并联功率模块进行放大输出，增加了输出功率。

2.本实用新型采用标准负载电路，根据已知的标准负载数值大小低感大电流负载可反馈调节输出功率大小，即脉冲电流大小，安全可靠，提高了脉冲电流的输出精度，脉冲电流100A、1kHz时幅值稳定度达到0.5％。

附图说明

图1为一种采用标准负载电路的脉冲电流源原理框图。

具体实施方式

如图1所示为一种采用标准负载电路的脉冲电流源，该脉冲电流源包括：信号发生电路1、驱动电路2、功率放大电路3、标准负载电路5、反馈及保护电路4和伺服电源电路6组成。

信号发生电路1输出端与驱动电路2的输入端通过电缆连接，驱动电路2的输出端与功率放大电路3输入端通过线缆连接，功率放大电路3输出端与标准负载电路5输入端通过线缆连接，功率放大电路3输出端与反馈及保护电路4输入端通过电缆连接，反馈及保护电路4输出端与功率放大电路3控制端通过数据线连接，标准负载电路5输出端与伺服电源6电路输入端通过电缆连接，伺服电源6电路正向输出端与功率放大电路负端输出端组成脉冲电流源输出接口。

本实用新型工作原理：信号发生电路由可编程逻辑器件FPGA产生标准脉冲信号，经由同轴线缆进入驱动电路。信号经过驱动电路跟随后在功率放大电路放大输出，进入输出回路，同时反馈及保护电路根据标准负载电路采样信号对输出信号进行调节，保证波形输出稳定。输出回路中伺服电源电路由高速开关器件控制脉冲电流输出。

驱动电路由电压跟随器组成，采用电压跟随器可以使高速脉冲信号完全进入采集设备，避免对信号处理时由于输入信号的输出阻抗过高而导致的损耗。选用电压跟随器需满足信号的频率和幅度等要求。

功率放大电路采用功率模块并联方式增加实际输出功率，但需要解决各模块间的平衡与匹配问题。本方案采用筛选参数尽可能相同的功率模块，每个功率模块串联平衡电阻，采用驱动电路进行反馈控制调节等方法来实现平衡。

标准负载电路和反馈及保护电路：标准负载电路的本质是可通过大电流、高压、低感的小电阻，要求阻值稳定，频带宽。当脉冲电流经过时产生脉冲电压，由反馈及保护电路进行采样分析，对输出的脉冲电流进行微调，控制信号进入功率放大电路。同时保护电路在电流过大时立即做过流处理，同理设计了过频率和过脉宽保护，因保护电路均是高速器件实现，无需程序指令控制决策，故保护动作及时可靠。

伺服电源电路实际是高速开关电路，选用大功率开关器件场效应晶体管，具有输入阻抗高、工作速度快、通态压降低、阻断电压高、承受电流大等特点。

一种采用标准负载电路的脉冲电流源采用标准负载进行反馈调节，功率放大电路并联功率模块提高功率输出，脉冲电流源能够实现重复频率50Hz～200kHz、电流幅值1A～100A脉冲电流稳定输出。

应当理解，以上借助优选实施例对本发明的技术方案进行的详细说明是示意性的而非限制性的。本领域的普通技术人员在阅读本发明说明书的基础上可以对各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.采用标准负载电路的脉冲电流源，其特征在于，该脉冲电流源包括信号发生电路、驱动电路、功率放大电路、标准负载电路、反馈及保护电路和伺服电源电路，所述信号发生电路产生标准脉冲信号给驱动电路，驱动电路将接收到的信号发送给功率放大电路，该功率放大电路的负端输出端作为脉冲电流源一输出接口，功率放大电路的另一输出端与标准负载电路连接，该标准负载电路分别连接有反馈及保护电路和伺服电源电路，所述反馈及保护电路接收所述标准负载电路的采样信号对功率放大电路进行调节，所述伺服电源电路接收来自标准负载电路的信号作为脉冲电流源另一输出接口。

2.根据权利要求1所述的采用标准负载电路的脉冲电流源，其特征在于，所述驱动电路由电压跟随器组成。

3.根据权利要求1所述的采用标准负载电路的脉冲电流源，其特征在于，所述功率放大电路采用功率模块并联方式。

4.根据权利要求1所述的采用标准负载电路的脉冲电流源，其特征在于，所述标准负载电路采用阻值稳定，频带宽的电阻。

5.根据权利要求1所述的采用标准负载电路的脉冲电流源，其特征在于，所述伺服电源电路为高速开关电路。