超高速大電流脈衝式恆流源的製作方法

2024-03-07 06:14:15

本實用新型屬於電源技術領域，具體涉及一種脈衝式恆流源。

背景技術：

恆流源是指能輸出恆定電流的電源，它使流過負載的電流不隨自身阻值和外部電壓波動而改變。脈衝式恆流源有著廣泛應用，如超導體、氣囊引爆管、充氣機、熔斷器、炸藥、雷射二極體以及各種半導體等的測試中。目前市場上普遍存在脈衝式恆流源輸出電流不高、脈衝上升沿較慢等現象。隨著科技的進步創新，某些重要領域對恆流源的要求不斷提高。因此研究一種新型的超高速、大電流、脈衝式的恆流源具有很高的前沿性和重要性。

在已經公開的恆流源文選中，還沒有系統能使恆流脈衝的上升沿達到微秒級、電流幅值達到百安級。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種優化改進的脈衝式恆流源，以克服脈衝恆流源輸出電流不高、脈衝上升沿較慢等問題，更好的使負載工作於穩定、連續可調的恆流脈衝情況下。

本實用新型提供的優化改進的脈衝式恆流源，主要通過與電源並聯幾個大電容，使負載工作初期主要由電容儲存的能量提供，利用電容快速放電的特點，給負載提供一個微秒級別的上升沿；同時，與負載串聯一個大功率達林頓管，可保證負載通過幾百安的脈衝式電流，也能保護負載工作在安全電流模式下。

本實用新型提供的優化改進的脈衝式恆流源，其結構如圖1所示，包括：恆流源控制電路1，輸出控制電壓；負載恆流電路2，輸出控制電壓相應倍數的恆流脈衝；電容充放電電路3，利用電容充放電使恆流脈衝的上升沿更快。其中：

所述恆流源控制電路1，主要由功率運算放大器OPA547，電阻R1、R2、R3，電源DC2和脈衝信號源（Pulse）構成；功率運算放大器OPA547的引腳1接電阻R1的一端，電阻R1另一端接脈衝信號源的正極，脈衝信號源的負極接地；OPA547的引腳2接電阻R3的一端，電阻R3另一端接入達林頓管e極和電阻R4的交點；OPA547的引腳4接地；OPA547的引腳5接電源DC2的正極，電源DC2的負極接地；OPA547的引腳6接電阻R2的一端，電阻R2的另一端接達林頓管的b極。

所述負載恆流電路2，主要由達林頓管QM400HA-H、採樣電阻組R4和負載（LED或R）構成；達林頓管QM400HA-H的c極接負載LED的負極，達林頓管QM400HA-H的e極接電阻R3和電阻R4的交點，電阻R4另一端接地；負載LED的正極接電容C正極和二極體Diode負極的交點。

所述電容充放電電路3，主要由350V-15000uf黑金剛電容C、二極體Diode和電源DC構成。二極體Diode的負極接負載LED正極和電容C正極的交點，電容C的負極接地；二極體Diode的正極接電源DC的正極，電源DC的負極接地。

本實用新型主要通過調節脈衝信號源（Pulse），以確定通過負載脈衝的頻率、脈寬、佔空比、幅值等參數。這些參數除了幅值大小以外均與負載流過的恆流脈衝相同。脈衝信號源的小信號幅值與流過負載的恆流脈衝幅值成一定比例，該比例的大小跟採樣電阻組的總阻值相同。

本實用新型的優點和有益效果為：

1.本實用新型能根據不同需要，產生相應脈寬和幅值的恆流脈衝，可適用於電阻、LED等負載，結構簡單、功能穩定、安全可靠；

2.本實用新型能使恆流脈衝的上升沿達到微秒級、電流幅值達到百安級。

附圖說明

圖1為本實用新型的電路結構圖。

具體實施方式

下面結合實施例對本實用新型做進一步的詳細描述，但本實用新型的保護範圍並不限於此。

如圖1所示，本實用新型總體結構由三部分組成：恆流源控制電路1，輸出控制電壓；負載恆流電路2，輸出控制電壓相應倍數的恆流脈衝；電容充放電電路3，利用電容充放電使恆流脈衝的上升沿更快。

本實用新型的具體結構為：恆流源控制電路1，主要由功率運算放大器OPA547，電阻R1、R2、R3，電源DC2和脈衝信號源構成；負載恆流電路2，主要由達林頓管QM400HA-H、採樣電阻組R4和負載（LED或R）構成；電容充放電電路3，主要由350V-15000uf黑金剛電容C、二極體Diode和電源DC構成。

本實用新型提供的脈衝恆流源方案為：1.將負載正確安裝完畢。2.給功率運算放大器OPA547和電源DC提供符合要求的電壓。3.通過調節脈衝信號源（Pulse），以確定通過負載脈衝的頻率、脈寬、佔空比、幅值等參數。

所述恆流源控制電路1中，所述功率運算放大器OPA547，根據其datasheet的限流公式，將其輸出電流的大小限制在200mA之內。

所述電源DC2不能超過60V。

所述脈衝信號源（Pulse）可由信號發生器或者FPGA編程輸出連續可調的小功率脈衝信號。

所述負載恆流電路2中，採用達林頓管QM400HA-H和大功率精密電阻R4。

所述大功率精密電阻R4為採樣電阻，不但需要高精度，而且需要大功率，因此R4可為許多精密電阻並聯而成的電阻組。

所述電容充放電電路3中，採用350V-15000uf的黑金剛電容，電源DC。

所述350V-15000uf的黑金剛電容可以在體積允許的條件下多個並聯，增加充放電的電容值，使輸出恆流脈衝的平頂更加穩定。

所述電源DC的最大電壓不可以超過350V。

儘管上文對本實用新型做了詳細解釋說明，但是本發明並不局限於此。工作人員可以根據本實用新型的原理進行修改完善。所以但凡按照本實用新型原理所做的修改，都應當理解為落入本實用新型的保護範圍。