一種直流開(kāi)關(guān)型電流源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于開(kāi)關(guān)電源技術(shù)，具體涉及一種直流開(kāi)關(guān)型電流源。
【背景技術(shù)】
[0002]在激光表面改性處理等領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用大功率連續(xù)型半導(dǎo)體激光器。該類激光器需要輸出電流動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間小于5ms、輸出功率在IKW以上的大功率直流電流源來(lái)驅(qū)動(dòng)?，F(xiàn)有技術(shù)里輸出功率在IKW以上的大功率直流電流源主要分為兩類:一是兩級(jí)串聯(lián)結(jié)構(gòu)的電流源，其前級(jí)為開(kāi)關(guān)型AC/DC變換器，輸出為電壓源；后級(jí)為線性變換電流源。此類電源的輸出電流動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度較快，但由于后級(jí)電流源采用線性調(diào)整管，其功率損耗大，效率低，對(duì)負(fù)載電壓的自適應(yīng)能力較差；二是傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)型電流源，多采用橋式變換器，調(diào)整管工作在高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)，電能轉(zhuǎn)換效率較高；但由于其變壓器的磁心處于雙端工作方式，為避免雙倍磁通效應(yīng)，需要軟啟動(dòng)，使得輸出電流的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間限定在10ms以上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種直流開(kāi)關(guān)型電流源，解決現(xiàn)有技術(shù)中的直流電流源輸出電流動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)的技術(shù)問(wèn)題。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種直流開(kāi)關(guān)型電流源，包括EMC濾波器、整流濾波電路和交錯(cuò)式單管正激變換電路；
[0005]其中，EMC濾波器的第一至第三輸入端分別用于連接交流市電的三相；整流濾波電路的第一至第三輸入端分別對(duì)應(yīng)連接EMC濾波器的第一至第三輸出端；整流濾波電路用于將經(jīng)EMC濾波器濾波后的三相交流市電轉(zhuǎn)換為直流；
[0006]交錯(cuò)式單管正激變換電路的輸入正端連接整流濾波電路的輸出正端，輸入負(fù)端連接整流濾波電路的輸出負(fù)端；交錯(cuò)式單管正激變換電路用于將整流濾波電路輸出的電能轉(zhuǎn)化為直流電壓源，并將其變換為電流源；交錯(cuò)式單管正激變換電路充分利用正激變換電路的變壓器磁心單端工作的特點(diǎn)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，無(wú)雙倍磁通效應(yīng)，電路的啟動(dòng)速度大大加快，實(shí)現(xiàn)輸出電流的快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)；
[0007]優(yōu)選地，交錯(cuò)式單管正激變換電路包括第一支撐電容、第二支撐電容、第一開(kāi)關(guān)管、第二開(kāi)關(guān)管、第一磁復(fù)位二極管、第二磁復(fù)位二極管、第一變壓器、第二變壓器、兩相兩重?cái)夭娐泛头答伩刂齐娐罚?br>[0008]其中，第一支撐電容的第一端作為交錯(cuò)式單管正激變換電路的第一輸入端A，第二支撐電容的第一端連接第一支撐電容的第二端，第二支撐電容的第二端作為交錯(cuò)式單管正激變換電路的第二輸入端C ;
[0009]交錯(cuò)式單管正激變換電路的第一輸入端A連接整流濾波電路的輸出正端，交錯(cuò)式單管正激變換電路的第二輸入端C連接整流濾波電路的輸出負(fù)端；
[0010]上述第一支撐電容和第二支撐電容串聯(lián)，共同存儲(chǔ)整流濾波電路輸出的電能，構(gòu)成了直流電壓源；
[0011]第一開(kāi)關(guān)管的第一端連接直流電壓源的正端；第一變壓器原方繞組的同名端連接第一開(kāi)關(guān)管的第二端；第一變壓器原方繞組的同名端又通過(guò)第一磁復(fù)位二極管與直流電壓源的負(fù)端連接，其中，第一磁復(fù)位二極管的陰極與第一變壓器原方繞組的同名端相連，陽(yáng)極與直流電壓源的負(fù)端相連；
[0012]第二開(kāi)關(guān)管的第一端連接直流電壓源的負(fù)端；第二變壓器原方繞組的異名端與第二開(kāi)關(guān)管的第二端相連；第二變壓器原方繞組的異名端又通過(guò)第二磁復(fù)位二極管與直流電壓源的正端連接，其中，第二磁復(fù)位二極管的陽(yáng)極與第二變壓器原方繞組的異名端相連，陰極與直流電壓源的正端相連；
[0013]第一變壓器原方繞組的異名端與第一和第二支撐電容的串聯(lián)端B相連，第二變壓器原方繞組的同名端與第一和第二支撐電容的串聯(lián)端B相連，由此，第一變壓器原方繞組的異名端與第二變壓器原方繞組的同名端連通；
[0014]兩相兩重?cái)夭娐返牡谝惠斎攵诉B接第一變壓器副方繞組的同名端，第二輸入端連接第一變壓器副方繞組的異名端；第三輸入端連接第二變壓器副方繞組的同名端，第四輸入端連接第二變壓器副方繞組的異名端；兩相兩重?cái)夭娐穼?duì)經(jīng)過(guò)變壓器變換后的直流電壓進(jìn)行斬波變換，將直流電壓源的電能供給負(fù)載。
[0015]反饋控制電路的第一輸入端L與兩相兩重?cái)夭娐返妮敵稣诉B接，第二輸入端M、第三輸入端N均與兩相兩重?cái)夭娐返妮敵鲐?fù)端連接；第一輸入端L、二輸入端M采集兩相兩重?cái)夭娐返妮敵鲭妷悍敌盘?hào)，第三輸入端N采集兩相兩重?cái)夭娐返妮敵鲭娏鞣敌盘?hào)；
[0016]反饋控制電路的第四輸入端S作為電壓幅值設(shè)定接口、第五輸入端T作為電流幅值設(shè)定接口；
[0017]反饋控制電路的第一輸出端連接第一開(kāi)關(guān)管的控制端，第二輸出端連接第二開(kāi)關(guān)管的控制端；反饋控制電路將采集到的輸出電壓幅值與設(shè)定的電壓幅值比較，將采集到的輸出電流幅值與設(shè)定的電流幅值進(jìn)行比較；根據(jù)比較值獲取對(duì)第一開(kāi)關(guān)管和第二開(kāi)關(guān)管的控制信號(hào)；通過(guò)反饋控制電路的第一輸出端與第二輸出端對(duì)開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷進(jìn)行控制；當(dāng)采集到的輸出電壓或輸出電流的幅值小于設(shè)定值時(shí)，開(kāi)關(guān)管開(kāi)通，輸出電壓或輸出電流的幅值增大；當(dāng)采集到的輸出電壓或輸出電流的幅值大于設(shè)定值時(shí)，開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，輸出電壓或輸出電流的幅值減小，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓或輸出電流的幅值的控制；
[0018]上述交錯(cuò)式單管正激變換電路中，第一開(kāi)關(guān)管與第二開(kāi)關(guān)管交錯(cuò)導(dǎo)通:第一開(kāi)關(guān)管開(kāi)通時(shí)，第二開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，第一支撐電容上儲(chǔ)存的電能通過(guò)第一變壓器傳遞到兩相兩重?cái)夭娐?，并供給負(fù)載，第一支撐電容通過(guò)第二磁復(fù)位二極管并接在第二變壓器原方繞組兩側(cè)，為第二變壓器提供磁復(fù)位電壓，吸收第二變壓器磁心的激磁能量，實(shí)現(xiàn)第二變壓器磁心的磁復(fù)位；
[0019]第二開(kāi)關(guān)管開(kāi)通時(shí)，第一開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，第二支撐電容上儲(chǔ)存的電能通過(guò)第二變壓器傳遞到兩相兩重?cái)夭娐罚⒐┙o負(fù)載，第二支撐電容通過(guò)第一磁復(fù)位二極管并接在第一變壓器原方繞組兩側(cè)，為第一變壓器提供磁復(fù)位電壓，吸收第一變壓器磁心的激磁能量，實(shí)現(xiàn)第一變壓器磁心磁復(fù)位；
[0020]交錯(cuò)式單管正激變換電路中，第一支撐電容、第二支撐電容分別通過(guò)第一變壓器與第二變壓器向兩相兩重?cái)夭娐穫鬟f能量，并供給負(fù)載，同時(shí)分別為第二變壓器與第一變壓器提供磁復(fù)位電壓，吸收激磁能量，完成第二變壓器與第一變壓器的磁復(fù)位。
[0021]第一支撐電容通過(guò)第二磁復(fù)位二極管并接在第二變壓器原方繞組兩側(cè)，第二支撐電容通過(guò)第一磁復(fù)位二極管并接在第一變壓器原方繞組兩側(cè)；以這種連接方式為基礎(chǔ)的電路拓?fù)錁?gòu)成了交錯(cuò)式單管正激變換電路獨(dú)特的磁復(fù)位方式，在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)，交錯(cuò)式單管正激變換電路中的兩個(gè)支撐電容分別為兩個(gè)變壓器提供磁復(fù)位電壓，并吸收其激磁能量，使得交錯(cuò)式單管正激變換電路無(wú)需外加磁復(fù)位繞組即可實(shí)現(xiàn)變壓器的磁復(fù)位；兩個(gè)變壓器的磁心均工作在單端狀態(tài)，避免了雙倍磁通效應(yīng)，電路的啟動(dòng)過(guò)程迅速，輸出電流的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快；由于無(wú)需外加磁復(fù)位繞組，還有效簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)。
[0022]優(yōu)選地，兩相兩重?cái)夭娐钒ǖ谝徽鞫O管、第二整流二極管、第一續(xù)流二極管、第二續(xù)流二極管、第一儲(chǔ)能電感、第二儲(chǔ)能電感和濾波電容；
[0023]其中，第一整流二極管的陽(yáng)極作為兩相兩重?cái)夭娐返牡谝惠斎攵?，第一?chǔ)能電感輸入端連接第一整流二極管的陰極，濾波電容的第一端連接第一儲(chǔ)能電感的輸出端；
[0024]第一續(xù)流二極管的陽(yáng)極作為兩相兩重?cái)夭娐返牡诙斎攵耍瑸V波電容的第二端連接第一續(xù)流二極管的陽(yáng)極，第一續(xù)流二極管的陰極與第一整流二極管的陰極相連；
[0025]第二整流二極管的陽(yáng)極作為兩相兩重?cái)夭娐返牡谌斎攵?，第二?chǔ)能電感輸入端連接第二整流二極管的陰極，濾波電容的第一端連接第二儲(chǔ)能電感的輸出端；
[0026]第二續(xù)流二極管的陽(yáng)極作為兩相兩重?cái)夭娐返牡谒妮斎攵?，濾波電容的第二端連接第二續(xù)流二極管的陽(yáng)極，第二續(xù)流二極管的陰極與第二整流二極管的陰極相連；
[0027]通過(guò)兩個(gè)儲(chǔ)能電感對(duì)進(jìn)行電流續(xù)流，在負(fù)載端得到連續(xù)的電流，實(shí)現(xiàn)電源的恒流輸出特性；兩個(gè)儲(chǔ)能電感的輸出端并聯(lián)，輸出到負(fù)載中的電流為兩個(gè)儲(chǔ)能電感電流之和，總的輸出電流增大，實(shí)現(xiàn)電源的大功率輸出。
[0028]優(yōu)選的，兩相兩重?cái)夭娐钒ǖ谝煌秸鞴?、第二同步整流管、第三同步整流管、第四同步整流管、第一?chǔ)能電感、第二儲(chǔ)能電感和濾波