一種高穩(wěn)定性直流大電流源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明所描述的技術(shù)總體設(shè)及一種可再充電電池技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 許多領(lǐng)域使用直流電流源，并對(duì)直流電流源的穩(wěn)定性有非常高的要求，例如衛(wèi)星 零磁試驗(yàn)系統(tǒng)、電學(xué)計(jì)量等。在衛(wèi)星零磁試驗(yàn)中直流電流源的穩(wěn)定度直接影響試驗(yàn)系統(tǒng)的 性能，在使用直流電流源的電學(xué)計(jì)量過(guò)程中，應(yīng)用的直流電流源穩(wěn)定性直接影響計(jì)量結(jié)果。 因此研制穩(wěn)定度高的直流電流源十分必要。一般的直流電流源在電流較大時(shí)，由于采樣、散 熱等諸多因素影響，較難達(dá)到很高的穩(wěn)定度和精度，本發(fā)明利用多種技術(shù)克服了 W上缺點(diǎn)， 實(shí)現(xiàn)了一種高穩(wěn)定度直流大電源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是本發(fā)明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出一種高穩(wěn)定性直流大電流 恒流電源，提高恒流電源的輸出范圍和穩(wěn)定性，適用于對(duì)電流穩(wěn)定性要求較高的校準(zhǔn)領(lǐng)域。
[0004] 采用本發(fā)明的直流大電流恒流電源，其最大輸出電流達(dá)到300A，最大允許誤差±1 X 1(T5,穩(wěn)定度優(yōu)于5X ICT6A,大大提高了恒流電源的輸出范圍和穩(wěn)定性，適用于對(duì)電流穩(wěn) 定性要求較高的校準(zhǔn)領(lǐng)域。
[0005] 其次本發(fā)明的方案能夠避免分流器因電流過(guò)大發(fā)熱的問(wèn)題，具有穩(wěn)定性高、準(zhǔn)確 度高、線性度好、受環(huán)境影響小的特點(diǎn)，大幅提高了輸出穩(wěn)定性。
[0006] 再一個(gè)，本發(fā)明方案通過(guò)負(fù)載情況動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)調(diào)整管上的管壓降，從而達(dá)到減小調(diào) 整管功耗和散熱、提高工作效率和散熱壓力的目的。
[0007] 而且，本發(fā)明通過(guò)溫度補(bǔ)償技術(shù)，提高了基準(zhǔn)電壓源的穩(wěn)定性，使該直流大電流源 獲得較高的穩(wěn)定性。
[000引還有，傳統(tǒng)本發(fā)明將大電流源的供電部分和控制調(diào)節(jié)部分分開放置，對(duì)發(fā)熱量較 大的供電部分進(jìn)行風(fēng)冷控溫，并將其置于控制調(diào)節(jié)部分之上，避免上升熱流經(jīng)過(guò)控制調(diào)節(jié) 部分，因此減小了供電部分發(fā)熱對(duì)控制調(diào)節(jié)部分的電壓基準(zhǔn)及采樣器件影響，能夠提高大 電流源的穩(wěn)定性。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1是恒流源基本原理框圖；
[0010] 圖2是功率調(diào)整模塊電路圖
[0011] 圖3是第二實(shí)施方式恒流源基本原理框圖；
[0012] 圖4是采樣電路電路圖；
[0013] 圖5是第=實(shí)施方式恒流源基本原理框圖；
[0014] 圖6是電源布置方方案。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 為了使本技術(shù)領(lǐng)域人員更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和實(shí)施方法對(duì)本發(fā)明作 進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0016] 參見圖1，本發(fā)明高穩(wěn)定性直流大電流源的結(jié)構(gòu)圖，包括調(diào)整管、采樣電路、電流采 樣電阻、基準(zhǔn)電壓、放大器和輔助電源、負(fù)載、功率控制等主要模塊。其中，通過(guò)采樣電阻將 輸出電流轉(zhuǎn)換成電壓，然后與放大后的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，比較后的誤差經(jīng)過(guò)調(diào)整管對(duì)輸 出電流進(jìn)行調(diào)整，最后將輸出電流調(diào)節(jié)在設(shè)定值并保持不變。功率控制模塊，負(fù)載動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié) 電路，可W根據(jù)負(fù)載情況動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)調(diào)整管上的管壓降，調(diào)整管上功耗為管壓降與輸出電流 的乘積，在負(fù)載電阻較小時(shí)（即負(fù)載較輕），調(diào)節(jié)調(diào)整管工作電壓，使其壓降減小，從而減小 了調(diào)整管功耗。反之，在負(fù)載電阻較大時(shí)（即負(fù)載較重），逐步增大調(diào)整管工作電壓，W滿足 正常工作需求。W輸出電流300A為例，當(dāng)負(fù)載電阻為0.01 Q時(shí)，設(shè)置工作電壓為4V，此時(shí)調(diào) 整管功耗約為300AX (4V-300A X0.0 l Q ) = 300W;當(dāng)負(fù)載電阻為0.02 Q時(shí)，設(shè)置輸出電壓為 8V，此時(shí)調(diào)整管功耗約為300AX(8V-300AX0.02Q)=600W。如一直工作電壓為10V，上述兩 種情況調(diào)整管功耗分別為2100W和1200W。運(yùn)樣能夠?qū)崿F(xiàn)減小調(diào)整管功耗和散熱、提高工作 效率和散熱壓力的目的。圖2中示出了功率調(diào)整模塊的電路圖，電壓檢測(cè)部分實(shí)為檢測(cè)負(fù)載 上的電壓值，通過(guò)電壓檢測(cè)值與基準(zhǔn)電壓的差值控制運(yùn)放輸出大小，從而控制線性光禪發(fā) 光二極管電流大小，從而控制線性光禪輸出電壓大小，利用線性光禪輸出電壓控制調(diào)整管 工作電壓Vs。
[0017] 參見圖3、4本發(fā)明第二實(shí)施方式為在圖1的實(shí)施方式基礎(chǔ)上采用了直流大電流采 樣電路模塊，具體電路結(jié)構(gòu)為:將=個(gè)繞組繞在環(huán)形鐵忍上，分別流入In的Wn,流入Ix的Wx及 檢測(cè)繞組化。Wn和Wx為兩個(gè)比例繞組，在工藝上要做到繞組結(jié)構(gòu)尺寸相同，應(yīng)盡量使鐵忍的 磁場(chǎng)分布均勻。電流In與Ix流入繞組的方向相反，因而他們產(chǎn)生的磁通方向相反。根據(jù)全電 流定律挪=玄乃T >若2 IW=O,則鐵忍中磁場(chǎng)強(qiáng)度為零，即聽中無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，說(shuō)明鐵忍 中無(wú)交變磁通，貝賄InWn=IxWx, In/Ix=Wx/Wn，即檢測(cè)繞組上指零儀指零，兩個(gè)輸入電流的比 準(zhǔn)確地等于應(yīng)數(shù)比。此種采樣電路的特點(diǎn)是鐵忍工作在零磁通狀態(tài)，平衡時(shí)鐵忍中無(wú)磁通， 因而Wn、Wx中均無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，在Wn、Wx上的電壓降僅取決于繞組的銅阻，所W很小，其最佳 比例誤差不確定度小于1 X 1(T6。工作時(shí)，In所在繞組Wn兩端分別與調(diào)整管和負(fù)載相連，Ix所 在繞組Wx兩端與采樣電阻相連。
[0018] 其中電阻器一般采用溫度系數(shù)小的材料繞制而成，經(jīng)校準(zhǔn)溯源確定其量值，其溫 度穩(wěn)定性優(yōu)于lOppm，周圍采用鑄侶殼體完全包裹，并使用同軸電纜線作為信號(hào)傳輸線，避 免空間電磁福射對(duì)其產(chǎn)生的干擾。結(jié)構(gòu)上采樣電路采用分離式設(shè)計(jì)，將采樣電阻置于機(jī)箱 之外，運(yùn)樣既避免了電源在輸出大電流時(shí)對(duì)分流器產(chǎn)生干擾，也避免了機(jī)箱內(nèi)過(guò)高的溫度 使分流器產(chǎn)生溫漂。
[0019] 圖5示出了本發(fā)明第=實(shí)施方式，其在電路中增加了溫度采集和電壓控制模塊。因 為基準(zhǔn)電壓源是影響直流電流源穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度的重要因素。高穩(wěn)定性直流電流源對(duì)基準(zhǔn) 電壓源的性能要求較高，由于本直流電流源最大電流較大、功耗較高，散發(fā)的熱量難W及時(shí) 排出，因此溫度系數(shù)運(yùn)一指標(biāo)對(duì)于基準(zhǔn)電壓源的設(shè)計(jì)尤為關(guān)鍵。溫度補(bǔ)償使基準(zhǔn)電壓源在 恒流源空載與滿載之間變化時(shí)受散熱影響較小，是提高基準(zhǔn)電壓準(zhǔn)確度的一種必要方法。 本發(fā)明將電壓基準(zhǔn)溫度補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用于直流大電流源中