[发明专利]一种二端串联型自供电数控大功率直流可调稳流装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种二端串联型自供电数控大功率直流可调稳流装置（结构框图如图1所示），装置工作电压可达几百伏。特别涉及装置中采用精密稳压集成电路组成精密稳压电源模块(2)，以及采用数字电位器组成数字稳流调节模块(3)，属于稳流、稳压电路结构技术领域。

背景技术

通常稳流电源是在稳压电源的基础上实现的，稳压部分一般采用半导体稳压二极管或三端专用稳压器件如78XX系列构成，稳流电源工作时应允许负载短路。稳压二极管的稳压特性较差，构成的稳流电源效果不好。78XX系列稳压器件耐压为40V，用它构成的稳流电源输入电压不能超过40V，只能用于负载电阻较小或稳流电流较小的环境。若要求稳流电源的工作电压达到数百伏，其电路结构复杂，成本高。

这类稳流电源的控制部分有专用供电系统。若需要将普通高压整流电源升级改造成高压大功率稳流电源，如镀膜机电源，采用这类装置会增加改造的复杂性，设计难度和制作成本。

本设计二端串联型稳流电路利用功率三极管或场效应晶体管的变阻特性，根据负载或输入电压的变化自动调节输出回路总电阻，达到稳流效果，控制部分电源采用自供电结构。

一种基本二端串联型稳流电路如图2所示，该稳流电源可直接插入原无稳压稳流的直流电源供电系统中，实现稳流供电，如对溅射镀膜机的镀膜或励磁线圈的恒流供电。该稳流电路最大能承受约数百伏的输入电压。

图2所示电路的功能简述如下：

功率放大和稳流反馈：由功率器件T和采样电阻Rf为主体部件，T选用大功率MOS管作为稳流电路调整管，直接串联在直流供电回路中，根据负载或输入电压的变化自动调节输出电阻，达到稳流的效果。电阻Rf为稳流采样电阻，稳流控制信号从Rf上取出，经前置放大器比较放大后控制VMOS管输出。

稳压电源：由电阻R3和稳压二极管D组成。稳压输出的稳定性直接决定了稳流电路的电流稳定性。仅由R3和D构成的稳压电路输出电压随电流波动大，稳定效果差。

为提高电压稳定性，一般采用稳压二极管、三端稳压集成电路78XX组合实现稳压。该类型电路的主要缺点是工作电流较大大，输入电压增高时导致电阻R3上功耗迅速增大，实际应用时工作电压动态范围小，系统功耗较大。

稳流调节：通过调节图2中电位器W抽头的位置改变电路的稳流值。

稳流控制和放大驱动：提高稳流控制灵敏度。具体结构可参考图7。

发明内容

本发明提供一种二端串联型自供电数控大功率直流可调稳流装置，该装置与上述基本串联型稳流电源比较，实现了数控调节，并且留出微机控制接口（TTL电平），便于实现智能化和程控。电流稳定性较好；允许较高工作电压、较大负载电阻的工作环境；增加了过压保护功能，防止功率管T因意外引起击穿损坏。该装置可实现高至几百伏电压的大功率稳流供电。

本发明一种二端串联型自供电数控大功率直流可调稳流装置，结构框图如图1所示，它包含4个应用电路模块：功率放大和稳流反馈电路(1)，精密稳压电源模块(2)，数控稳流调节模块(3)，稳流控制和放大驱动模块(4)。它们彼此互相连接。

图3给出了二端口稳流装置的具体电路和元器件型号、规格。该装置仅有两个端口：V+和V-。应用时v+与供电电源“+”端相连，V-与负载相连，负载的另一端与供电电源的“-”端相连。装置本身不需要单独供电。

装置设有反接保护和过压保护。反接保护由整流二极管D1实现，防止电源端口接反引起电路损坏。过压保护由压敏电阻RV实现，保护功率管T不被击穿损坏。

图中D1：根据需要可选1N4007(工作电流≤1A)，或1N540X(工作电流≤3A)等整流二极管。RV：压敏电阻，可选MYG型压敏电阻，其标称工作电压应低于管子T的击穿电压V_DSS，可取0.7V_DSS。

图3给出了模块之间的位置连接关系和连接方式。附图4，5，6，7是图3的分割细化，便于模块功能的理解。根据图3中电路引线定义符号或图4～7中电路引出端口符号，它们之间的位置连接关系是：

1.工作时该稳流装置串联接入负载回路中，二极管D1正端D+与装置端口V+相连，负端D-与电路(1)的Td端相连；压敏电阻VR并联在装置端口V+、V-两端。V+与供电电源“+”端相连，V-端与负载相连，负载的另一端与供电电源“-”端相连。