一種二端串聯型寬電壓自供電高壓大功率直流可調穩流裝置的製作方法

2023-04-27 05:54:26 1

專利名稱：一種二端串聯型寬電壓自供電高壓大功率直流可調穩流裝置的製作方法
技術領域：
一種二端串聯型寬電壓自供電高壓大功率直流可調穩流裝技術領域[0001]本實用新型涉及一種二端串聯型寬電壓自供電高壓大功率直流可調穩流裝置(結構框圖如圖I所示)，特別涉及裝置中穩壓電源模塊(2)中採用的精密穩壓電源和功率放大部分(I)採用具有垂直晶片表面導電溝道的功率MOSFET(VMOS)器件的多管並聯方式應用， 屬於穩流、穩壓電路結構技術領域。
背景技術：
[0002]通常穩流電源是在穩壓電源的基礎上實現的，穩壓部分一般採用半導體穩壓二極體或三端專用穩壓器件如78XX系列構成，穩流電源工作時應允許負載短路。穩壓二極體的穩壓特性較差，構成的穩流電源效果不好。78XX系列穩壓器件耐壓為40V，用它構成的穩流電源輸入電壓不能超過40V，只能用於負載電阻較小或穩流電流較小的環境。若要求穩流電源的工作電壓達到數百伏，其電路結構複雜，成本高。[0003]這類高壓穩流電源裝置的控制系統一般要單獨設計製作穩壓電源系統。若需要將普通高壓整流電源升級改造成高壓大功率穩流電源，如鍍膜機電源，採用這類裝置會增加改造的複雜性，設計難度和製作成本。[0004]本設計二端串聯型穩流電路利用功率三極體或場效應電晶體的變阻特性，根據負載或輸入電壓的變化自動調節輸出迴路總電阻，達到穩流效果，控制部分電源採用自供電結構。[0005]一種基本二端串聯型穩流電路如圖2所示，該穩流電源可直接插入原無穩壓穩流的直流電源供電系統中，實現穩流供電，如對濺射鍍膜機的鍍膜或勵磁線圈的恆流供電。該穩流電路最大能承受約數百伏的輸入電壓。[0006]圖2所示電路的功能簡述如下[0007]功率放大和穩流反饋由功率器件T和採樣電阻Rf為主體部件，T選用大功率MOS 管作為穩流電路調整管，直接串聯在直流供電迴路中，根據負載或輸入電壓的變化自動調節輸出電阻，達到穩流的效果。電阻Rf為穩流採樣電阻，穩流控制信號從Rf上取出，經前置放大器比較放大後控制VMOS管輸出。[0008]穩壓電源由電阻R3和穩壓二極體D組成。穩壓輸出給分壓電路和前置放大器供電。穩壓輸出的穩定性直接決定了穩流電路的電流穩定性。僅由R3和D構成的穩壓電路其穩壓效果差。[0009]為提高電壓穩定性，一般採用穩壓二極體、三端穩壓集成電路78XX組合實現穩壓。該類型電路的主要缺點是工作電流較大，輸入電壓增高時導致電阻R3上功耗迅速增大，工作電壓動態範圍小，系統功耗大。[0010]穩流調節通過調節圖2中電位器W抽頭的位置改變電路的穩流值。[0011]前置放大器穩流控制和放大驅動，提高穩流控制靈敏度，具體結構可參考圖7。[0012]二端串聯型穩流電路的結構框圖如圖I所示，影響穩流效果和可靠性的主要因素有放大器的性能、穩壓電源模塊的性能等。

實用新型內容本實用新型提供一種二端串聯型寬電壓自供電高壓大功率直流可調穩流裝置。該裝置的優點是不需要單獨供電；電流穩定性較好；允許較高工作電壓、較寬的工作電壓範圍、較大負載電阻的工作環境；有過壓保護功能。該裝置可實現幾百伏電壓的大功率穩流供電。功率管T可多管並聯使用，提高輸出功率。工作時該穩流電源裝置串聯接入負載迴路中，裝置有過壓保護和反接保護。過壓保護由壓敏電阻RV實現，保護功率管T不被擊穿損壞。反接保護由整流二極體Dl實現，防止埠電源接反損壞裝置。本實用新型穩流裝置的結構框圖如圖I所示，它包含4個具體的應用電路模塊功率放大和穩流反饋電路(I)，精密穩壓電源模塊(2)，穩流調節電路(3)，穩流控制和放大驅動模塊(4)。它們之間彼此相互連接。圖3給出二埠穩流裝置的具體電路和元器件型號、規格。該裝置僅有兩個埠 V+和V-。應用時V+與供電電源「 + 」端相連，V-與負載相連，負載的另一端與供電電源
端相連。圖3還給出了模塊之間的位置連接關係和連接方式。圖4，5，6，7是圖3的分割細化，便於模塊功能的理解。根據圖3中電路引線定義符號或圖4 7中電路引出埠符號，它們之間的位置連接關係是I. 二極體Dl正端與埠 V+相連，負端與功率放大和穩流反饋電路(I)的Td端相連；壓敏電阻VR並聯在裝置埠 V+、V-兩端。圖中Dl :根據需要可選1N4007(工作電流彡1A)或1N5408(工作電流彡3A)等整流二極體。壓敏電阻RV:可選MYG型壓敏電阻，其標稱工作電壓應低於管子T的擊穿電壓Vdss，可取 . VDSS。2.功率放大和穩流反饋電路⑴的Td端與保護二極體D-端相連，輸入端Tin與穩流控制和放大驅動模塊(4)的輸出端Ao相連，Rf+端與穩流控制和放大驅動模塊(4)的In-端相連，Rf-端與該穩流裝置V-端相連。3.精密穩壓電源模塊⑵中的輸入Win端與保護二極體負端D-相連，公共端W-與該穩流裝置的V-輸入端相連，Wo端與穩流調節電路(3)的P+、穩流控制和放大驅動模塊
(4)的A+端相連。4.穩流調節電路(3)的P+端與精密穩壓電源模塊(2) Wo端相連，P-端與穩流控制和放大驅動模塊(4)的A-端相連。Pw端與穩流控制和放大驅動模塊(4)的IN+端相連。5.穩流控制和放大驅動模塊⑷的正輸入端IN+接穩流調節電路(3)中的Pw端，負輸入端IN-接功率放大和反饋電路(I)的Rf+端；穩流控制和放大驅動模塊(4)的Ao端接功率放大和穩流反饋電路(I)的輸入Tin端，A+端接精密穩壓電源模塊(2)的Wo端，A-端與該穩流裝置V-端相連；圖3，圖4，圖5，圖6，圖7的模塊或電路工作說明如下所述功率放大和穩流反饋電路(I)，見圖4或圖3，以VMOS管T為主要器件，由T、採樣電阻Rf、保護電阻R9、R10和均流電阻RS組成。功率調整管T的個數根據需要可以是I個，2個，……，η個；相應地電阻RS為O個，2個，……，η個。RS的取值與T中流過的最大工作電流值有關，一般取O. 5 I Ω。[0026]以圖4為例，共用了二個VMOS管Tl、Τ2。其之間的連接關係是R9的一端作為電路(I)的「 + 」輸入端Tin，另一端與R10、T1、T2的柵極G1、G2相連，T1、T2的漏極D1、D2並聯作為功率放大和穩流反饋電路(I)的電流輸入端Td，Tl、T2的源極分別與電阻RSl、RS2 相連，RSU RS2的另一端連接在一起且與電阻Rf、RlO相連作為功率放大和穩流反饋電路 ⑴的反饋端Rf+，電阻Rf的另一端為功率放大和穩流反饋電路⑴的端Rf-。[0027]功率調整管的選取該功率放大和穩流反饋電路(I)中T為大功率VMOS管，根據需要可選擇主要指標漏一源擊穿電壓Vdss高，最大連續漏極電流Id大，最大耗散功率 Pd彡150W的管子。電源最高電壓彡700V時，可採用FQP8N90C(FAIRCHILD公司功率M0SFET， 主要極限參數為ID = 6A，Vdss = 900V, Pd = 170W)或 IXFX 24N100CIXYS 公司功率 MOSFET， 主要極限參數為ID25 = 24A, Vdss = 1000V,PD = 560W)，並採用強迫風冷散熱。電源最高電壓彡150V時，可採用IRFP250N (IR公司功率M0SFET，主要極限參數為ID = 30A, Vdss = 200V，Pd = 210W)或類似VMOS管。上述MOS管必須安裝在表面積足夠大的鍍黑鋁散熱片上，並採用強迫風冷散熱。[0028]當該穩流裝置工作電壓較高，單管功率不夠時可採用圖4所示的多MOS管並聯工作方式，提高承受的功率和輸出電流。[0029]Rf是電流採樣電阻，為精密線繞電阻，其阻值和功率選取與最大穩流值Imax， VMOS管導通閾值電壓Ves (th)(—般為2 4V)有關。Rf選擇由裝置最大穩定電流Imax, 器件手冊查到的Ves (th)決定，使Rf滿足[0030]Rf ^ (Uwo — I. 5 — Vgs (th) ) /Imax (I)[0031]式中Uwo為穩壓輸出電壓。公式(I)決定了 Rf的上限，具體數值可根據實際需要選擇。Rf值大時，穩流特性好，但電阻上功耗大，一般需將Rf安裝在散熱片上。[0032]該功率放大和穩流反饋電路(I)共有4個埠 Tin，Rf+, Td和Rf-。[0033]所述精密穩壓電源模塊(2)，見圖5或圖3，是由精密穩壓集成電路D2(TL431)及外接電阻構成，其之間的連接關係是穩壓管的限流電阻Rl的一端為該精密穩壓電源模塊 ⑵的輸入端Win ；D2的陰極與Rl的另一端、分壓電阻R2及電容Cl正極相連，並作為該精密穩壓電源模塊(2)的輸出端Wo ；D2的調整端與R2的另一端及R3相連；D2的陽極與R3 的另一端及電容Cl負極相連，作為該精密穩壓電源模塊(2)的公共端W-。[0034]TL431的工作電流為f 100mA，穩壓電源模塊⑵的輸出電壓Uwo由下式決定[0035]Uwo=(l+R2/R3) X2. 5(2)[0036]本例中Uwo= (1+24/7. 5) X 2. 5=10. 5V。限流電阻Rl的阻值由功率調整管T上的最大工作電壓確定。電壓高時，Rl的取值大，反之Rl可取得小一些。降低VMOS管上的工作電壓可大大降低本裝置的功耗，正常工作時，應儘量調低電路的輸入電壓。[0037]例如:R1取15k時，根據TL431的特性，可承受O. IAX 15000 Ω =1500V的電壓。實際上連續最大工作電壓由電阻Rl上的功耗P=V2/R決定，若Rl取12W，則模塊(2)連續工作電壓可到400V。可見本電路有較寬的工作電壓範圍。電容Cl起濾波作用。[0038]該精密穩壓電源模塊⑵共有3個埠 輸入端Win，輸出端Wo，公共端W-。[0039]所述穩流調節電路(3)見圖6或圖3，由多圈電位器W和上置電阻R4、下電阻置R5組成，其之間的連接關係是R4的一端作為該穩流調節電路(3)的P+端，R4的另一端接電位器W的上固定端，電位器的動臂作為該穩流調節電路(3)的Pw端，電位器的下固定端接R5，R5的另一端作為該穩流調節電路(3)的P-端。 調節電位器W可改變Pw與P-之間電壓，從而改變該穩流裝置輸出的穩定電流值。採用帶刻度的多圈電位器可精細調節設定輸出穩定電流值。 該穩流調節電路(3)有三個埠 P+、P-和Pw。所述穩流控制和放大驅動模塊(4)，見圖7或圖3，是由低功耗的單電源運放LM358構成的標準直流放大器，由運放U1，正端輸入電阻R6、負端輸入電阻R7、反饋電阻R8和積分電容C2組成，實現對輸出電流信號的比較放大和控制，達到穩流的效果。其之間的連接關係是U1的正輸入端(引腳3)與R6相連，R6的另一端作為該穩流控制和放大驅動模塊⑷的輸入端IN+ ；U1的負輸入端(引腳2)與R7、R8、C2相連，R7的另一端作為該穩流控制和放大驅動模塊(4)的輸入端IN- ；U1輸出端(引腳I)與R8、C2的另一端相連，作為該穩流控制和放大驅動模塊⑷的輸出端Ao ；U1的引腳8是該穩流控制和放大驅動模塊⑷的電源端A+，U1的引腳4是該穩流控制和放大驅動模塊⑷的公共端A-。該穩流控制和放大驅動模塊⑷共有5個埠 IN+，IN-, Ao, A+和A-。優點及功效本實用新型與現有基本二埠串聯型穩流電源比較，其主要優點是電流穩定性較好；允許較高工作電壓、較大負載電阻的工作環境；功率管T可多管並聯使用，提高輸出功率。有過壓保護功能。該裝置可實現幾百伏電壓的大功率穩流供電。負載穩定,穩流電流較大時,用相對低的輸入電壓獲得穩流效果,系統功耗降低明顯。穩定電流的顯示採用3位半LED數字電壓表頭，差分工作方式，取Rf兩端電壓測量值變換後讀出，實現穩流值的實時LED數字顯示。

圖I 二端串聯型自供電寬電壓高壓大功率直流可調穩流裝置結構框圖圖2基本串聯型穩流電路圖圖3 二端串聯型自供電寬電壓高壓大功率直流可調穩流裝置電路圖圖4功率放大和穩流反饋電路圖圖5精密穩壓電源模塊電路圖圖6穩流調節電路圖圖7穩流控制和放大驅動模塊電路圖圖中符號說明如下圖2基本串聯型穩流電路不意圖RU R2 :分壓電阻；ff :線繞電位器；D :穩壓二極體；R3 :限流電阻。T :大功率VMOS管；Rf :精密功率線繞電阻。埠 V+ :與供電電源「+」端相連，埠 V-:與負載相連。圖3 二端串聯型寬電壓自供電高壓大功率直流可調穩流裝置電路圖總電路中VR :壓敏電阻；D1 :反接保護二極體；裝置埠 V+、V-。功率放大和穩流反饋電路(I) T =VMOS功率管，Rf :精密功率線繞電阻、R9、R10普通電阻。Tin、Rf+、TcURf-:為電路引線定義符號。[0061]精密穩壓電源模塊(2) :R1:限流電阻，為大功率水泥電阻，R2、R3 :為金屬膜電阻， D2 :為精密集成穩壓電路TL431，C1 :為濾波電容。Win、Wo、W-:為電路引線定義符號。[0062]穩流調節電路(3) ff :為線繞多圈電位器，R4、R5 :為金屬膜分壓電阻。P+、P_、Pw 為電路引線定義符號。[0063]穩流控制和放大驅動模塊⑷U1 :單電源運放LM358 ;R6、R7 :輸入電阻；R8 :反饋電阻；R6、R7、R8均為金屬膜電阻。C2 :積分電容;IN+、IN-、AO、A+和A-:為電路引線定義符號。[0064]圖4功率放大和穩流反饋電路[0065]Tl、T2 :為VMOS功率管，Rf :為精密功率線繞電阻，其阻值和功率由電源的最大穩流值決定。R9、R10為普通電阻；RS1、RS2 :均流電阻，為線繞電阻。Tin、Rf+、Td、Rf-:為電路引出埠。[0066]圖5精密穩壓電源模塊[0067]Rl:限流電阻，為大功率水泥電阻，R2、R3 :為金屬膜電阻，D2 :為精密集成穩壓電路TL431，Cl :為濾波電容。Win、Wo、W-:為電路引出埠。[0068]圖6穩流調節電路[0069]W:為線繞多圈電位器，R4、R5 :為金屬膜分壓電阻。P+、P-、Pw :為電路引出埠。[0070]圖7穩流控制和放大驅動模塊[0071]Ul :單電源運放LM358 ;R6、R7 :輸入電阻；R8 :反饋電阻；R6、R7、R8均為金屬膜電阻。C2 :電容；IN+、IN-、AO、A+和A-:為電路引出埠。
具體實施方式
[0072]見圖I、圖3，本實用新型是一種二端串聯型寬電壓自供電大功率直流可調穩流裝置，該裝置僅有兩個埠 V+和V-。[0073]工作時該穩流電源裝置串聯接入負載迴路中，V+與供電電源「 + 」端相連，V-端與負載相連，負載的另一端與供電電源端相連。[0074]裝置有過壓保護和反接保護。過壓保護由壓敏電阻RV實現，保護功率管T不被擊穿損壞。反接保護由整流二極體Dl實現，防止埠電源接反損壞裝置。[0075]圖中Dl :根據需要可選1N4007(工作電流彡1A)或1N5408(工作電流彡3A)等整流二極體。RV :可選MYG型壓敏電阻，其標稱工作電壓應低於管子T的擊穿電壓Vdss，可取 O· 7Vdss。[0076]電源結構框圖如圖I。具體實施電路如圖3所示，它包含4個模塊功率放大和穩流反饋電路(I)，精密穩壓電源模塊(2)，穩流調節電路(3)和穩流控制和放大驅動模塊 ⑷。[0077]圖3還給出了模塊之間的位置連接關係和連接方式。圖4，圖5，圖6，圖7是圖3 的分割細化，便於模塊功能的理解。根據圖3中電路引線定義符號或圖Γ7中電路引出埠符號，它們之間的位置連接關係是[0078]I. 二極體Dl正端與埠 V+相連，負端與電路⑴的Td端相連；壓敏電阻VR並聯在裝置埠 V+、V-兩端。2.功率放大和穩流反饋電路(I)的Td端與保護二極體D-端相連，輸入端Tin與模塊⑷的輸出端Ao相連，Rf+端與模塊(4)的In-端相連，Rf-端與本裝置V-端相連。[0080]3.精密穩壓電源模塊(2)中的輸入Win端與保護二極體負端D-相連，公共端W-與本裝置的V-輸入端相連，Wo端與電路(3)的P+、模塊⑷的A+端相連。[0081]4.穩流調節電路(3)的P+端與模塊(2)Wo端相連，P-端與模塊⑷的A-端相連。Pw端與模塊(4)的IN+端相連。[0082]5.穩流控制和放大驅動模塊⑷的正輸入端IN+接電路(3)中的Pw端，負輸入端IN-接功率放大和反饋電路(I)的Rf+端；模塊⑷的Ao端接電路(I)的輸入Tin端， A+端接模塊⑵的Wo端，A-端與本裝置V-端相連。[0083]圖3，圖4，圖5，圖6，圖7的模塊或電路工作說明如下[0084]所述功率放大和穩流反饋電路(I)，見圖4或圖3，以VMOS管T為主要器件，由T、 採樣電阻Rf、保護電阻R9、R10和均流電阻RS組成。功率調整管T的個數根據需要可以是 I個，2個，……，η個；相應地電阻RS為O個，2個，……，η個。RS的取值與T中流過的最大工作電流有關，一般取O. 5^1 Ω。[0085]以圖4為例，共用了二個VMOS管Tl、Τ2。其之間的連接關係是R9的一端作為電路(I)的「 + 」輸入端Tin，另一端與R10、T1、T2的柵極G1、G2相連，T1、T2的漏極D1、D2並聯作為電路(I)的電流輸入端Td，Tl、T2的源極分別與電阻RSl、RS2相連，RSl、RS2的另一端連接在一起且與電阻Rf、RlO相連作為電路(I)的反饋端Rf+，電阻Rf的另一端為電路⑴的端Rf-。[0086]功率調整管T為大功率VMOS管，根據最高工作電壓和工作電流選擇。管子必須安裝在表面積足夠大的鍍黑鋁散熱片上，並採用強迫風冷散熱。[0087]降低VMOS管上的工作電壓可大幅度降低本裝置的功耗。正常工作時，應儘量調低裝置兩端的輸入電壓。[0088]若調整管T採用圖4所示的多MOS管並聯結構，可以提高裝置的穩流功率。[0089]Rf是電流採樣電阻，為精密線繞電阻，其阻值和功率由最大穩流值Imax、VMOS管導通閾值電壓Ves(th)有關。Rf的上限由下式決定[0090]Rf ^ (Uwo — I. 5 — Vgs (th) ) /Imax[0091]式中Uwo為穩壓輸出電壓。Rf上功耗較大，需將它安裝在散熱片上。[0092]該功率放大和穩流反饋電路(I)共有4個埠 Tin，Rf+, Td和Rf-。[0093]所述精密穩壓電源模塊(2)，見圖5或圖3，是由精密穩壓集成電路D2(TL431)及外接電阻構成，其之間的連接關係是穩壓管的限流電阻Rl的一端為該模塊(2)的輸入端 Win ；D2的陰極與Rl的另一端、分壓電阻R2及電容Cl正極相連，並作為該模塊(2)的輸出端Wo ；D2的調整端與R2的另一端及R3相連；D2的陽極與R3的另一端及電容Cl負極相連， 作為該模塊(2)的公共端W-。[0094]本例中穩壓電源模塊⑵的輸出電壓Uwo= (1+R2/ R3) X 2. 5=(1+24/7. 5) X 2. 5=10. 5V。[0095]電阻Rl的阻值由功率調整管T的最大工作電壓確定。電壓高時，Rl的取值大，反之Rl可取得小一些。降低VMOS管上的工作電壓可大大降低本裝置的功耗。正常工作時， 應儘量調低電路的輸入電壓。[0096]該模塊⑵共有3個埠 輸入端Win,輸出端Wo,公共端W-。所述穩流調節電路(3)見圖6或圖3，由多圈電位器W和上置電阻R4、下電阻置R5組成，其之間的連接關係是R4的一端作為該電路(3)的P+端，R4的另一端接電位器W的上固定端，電位器的動臂作為該電路⑶的Pw端，電位器的下固定端接R5, R5的另一端作為該電路⑶的P-端。該穩流調節電路(3)有三個埠P+、P-和Pw。所述穩流控制和放大驅動模塊(4)，見圖7或圖3，是由低功耗的單電源運放LM358構成的標準直流放大器，由運放U1，正端輸入電阻R6、負端輸入電阻R7、和反饋電阻R8和積分電容C2組成，實現對輸出電流信號的比較放大和控制，達到穩流的效果。其之間的連接關係是U1的正輸入端(引腳3)與R6相連，R6的另一端作為該模塊⑷的輸入端IN+ ；U1的負輸入端(引腳2)與R7、R8、C2相連，R7的另一端作為該模塊
(4)的輸入端IN- ；U1輸出端(引腳I)與R8、C2的另一端相連，作為該模塊⑷的輸出端Ao ；U1的引腳8是該模塊⑷的電源端A+，Ul的引腳4是該模塊⑷的公共端A-。該穩流控制和放大驅動模塊⑷共有5個埠 IN+，IN-, Ao, A+和A-。圖3電路實例所給參數適用於最大穩定電流在I安培以內，瞬時最高工作電壓小於750伏的工作環境下。本裝置長期穩定工作時埠電壓值應調整到10(T200V，以降低裝置的發熱和功耗。減小Rl的阻值可降低埠電壓工作區間，有利於降低功耗。若工作條件改變可按文中敘述方法修改元器件值。穩流電流越大則所設計埠工作電壓應越低。圖2為基本串聯型穩流電路不意圖。
權利要求1.一種二端串聯型寬電壓自供電高壓大功率直流可調穩流裝置，其特徵在於它包含4個應用電路模塊功率放大和穩流反饋電路(1)，精密穩壓電源模塊(2)，穩流調節電路(3)，穩流控制和放大驅動模塊(4)，它們之間彼此相互連接； 1)二極體Dl正端與埠 V+相連，負端與功率放大和穩流反饋電路(1)的Td端相連；壓敏電阻VR並聯在該穩流裝置埠 V+、V-兩端； 2)功率放大和穩流反饋電路(1)的Td端與保護二極體D-端相連，輸入端Tin與穩流控制和放大驅動模塊⑷的輸出端Ao相連，Rf+端與穩流控制和放大驅動模塊⑷的In-端相連，Rf-端與該穩流裝置V-端相連； 3)精密穩壓電源模塊(2)中的輸入Win端與保護二極體負端D-相連，公共端W-與該穩流裝置的V-輸入端相連，Wo端與穩流調節電路(3)的P+、穩流控制和放大驅動模塊(4)的A+端相連； 4)穩流調節電路(3)的P+端與精密穩壓電源模塊(2)Wo端相連，P-端與穩流控制和放大驅動模塊(4)的A-端相連，Pw端與穩流控制和放大驅動模塊(4)的IN+端相連； 5)穩流控制和放大驅動模塊(4)的正輸入端IN+接穩流調節電路(3)中的Pw端，負輸入端IN-接功率放大和反饋電路(1)的Rf+端；穩流控制和放大驅動模塊(4)的Ao端接功率放大和穩流反饋電路(1)的輸入Tin端，A+端接精密穩壓電源模塊(2)的Wo端，A-端與該穩流裝置V-端相連； 該穩流裝置僅有兩個埠 V+和V-，應用時V+與供電電源「 + 」端相連，V-與負載相連，負載的另一端與供電電源端相連； 所述功率放大和穩流反饋電路(1)，以VMOS管T為主要器件，由T、採樣電阻Rf、保護電阻R9、R10和均流電阻RS組成；功率調整管T的個數根據需要是I個，2個，……，n個；相應地電阻RS為0個，2個，……，n個；RS的取值與T中流過的最大工作電流值有關，取.0.5^1 Q ;以用二個VMOS管Tl、T2為例，R9的一端作為電路(1)的「 + 」輸入端Tin，另一端與R10、T1、T2的柵極G1、G2相連，T1、T2的漏極D1、D2並聯作為功率放大和穩流反饋電路(1)的電流輸入端Td，Tl、T2的源極分別與電阻RS1、RS2相連，RS1、RS2的另一端連接在一起且與電阻Rf、R10相連作為功率放大和穩流反饋電路(1)的反饋端Rf+，電阻Rf的另一端為功率放大和穩流反饋電路(1)的端Rf-;該功率放大和穩流反饋電路(1)共有4個埠 Tin, Rf+, Td 和 Rf-； 所述精密穩壓電源模塊(2)，是由精密穩壓集成電路D2即TL431及外接電阻構成，穩壓管的限流電阻Rl的一端為該精密穩壓電源模塊(2)的輸入端Win ；D2的陰極與Rl的另一端、分壓電阻R2及電容Cl正極相連，並作為該精密穩壓電源模塊⑵的輸出端Wo ；D2的調整端與R2的另一端及R3相連；D2的陽極與R3的另一端及電容Cl負極相連，作為該精密穩壓電源模塊(2)的公共端W-;該精密穩壓電源模塊(2)共有3個埠 輸入端Win，輸出端Wo,公共端W-； 所述穩流調節電路(3)，由多圈電位器W和上置電阻R4、下電阻置R5組成，R4的一端作為該穩流調節電路(3)的P+端，R4的另一端接電位器W的上固定端，電位器的動臂作為該穩流調節電路(3)的Pw端，電位器的下固定端接R5，R5的另一端作為該穩流調節電路(3)的P-端；該穩流調節電路⑶有三個埠 P+、P-和Pw ； 所述穩流控制和放大驅動模塊(4)，是由低功耗的單電源運放LM358構成的標準直流放大器，由運放U1、正端輸入電阻R6、負端輸入電阻R7、反饋電阻R8和積分電容C2組成，Ul的正輸入端即引腳3與R6相連，R6的另一端作為該穩流控制和放大驅動模塊(4)的輸入端IN+ ；U1的負輸入端即引腳2與R7、R8、C2相連，R7的另一端作為該穩流控制和放大驅動模塊⑷的輸入端IN-;U1輸出端即引腳I與R8、C2的另一端相連，作為該穩流控制和放大驅動模塊⑷的輸出端Ao ；U1的引腳8是該穩流控制和放大驅動模塊⑷的電源端A+，U1的引腳4是該穩流控制和放大驅動模塊(4)的公共端A-;該穩流控制和放大驅動模塊(4)共有 5 個埠 IN+, IN-，Ao，A+和 A-。
專利摘要一種二端串聯型寬電壓自供電高壓大功率直流可調穩流裝置，它包含4個應用電路模塊功率放大和穩流反饋電路(1)，精密穩壓電源模塊(2)，穩流調節電路(3)，穩流控制和放大驅動模塊(4)，它們之間彼此相互連接。該穩流裝置結構簡單，穩流特性好，不需要單獨電源供電。將該裝置直接串聯接入原無穩壓、穩流的直流電源供電系統中，可實現穩流供電，穩定電流值採用輕觸鍵數控可調，並留有微機接口。工作電流由LED數字顯示，使用方便。該裝置可用於大功率、高壓、大電流的工作條件下，特別適用於對原無穩流功能的電源進行改造。
文檔編號G05F1/56GK202815649SQ20122054851
公開日2013年3月20日 申請日期2012年10月24日 優先權日2012年10月24日
發明者閔子建, 袁慧梅, 李然 申請人:首都師範大學