一種采用ct替代電流感測(cè)電阻的電壓控制電流源電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于大功率電力電子電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，更具體的說，設(shè)及一種新型電電壓控 制電流源（VCC巧電路，主要完成電壓到電流的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)電電壓控制電流源電路的功能。
【背景技術(shù)】
[000引 電壓控型電流源（簡稱VCC巧廣泛應(yīng)用于大功率半導(dǎo)體元器件測(cè)試、電機(jī)轉(zhuǎn)矩控 制和電力測(cè)量等領(lǐng)域。VCCS用于大功率半導(dǎo)體元器件的特性測(cè)試，主要發(fā)揮激勵(lì)源的作用； VCCS用于電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制是因?yàn)檗D(zhuǎn)矩與電機(jī)電流呈現(xiàn)函數(shù)關(guān)系而較為簡單，伺服回路內(nèi)采用 電流驅(qū)動(dòng)方式可減少由電動(dòng)機(jī)電感而導(dǎo)致的相位滯后并提高回路的穩(wěn)定性；而VCCS用于 電力測(cè)量主要應(yīng)用在比較式電流測(cè)量系統(tǒng)中，VCCS提供與被測(cè)電流進(jìn)行比較的基準(zhǔn)或標(biāo)準(zhǔn) 量。
[0003] 在小功率VCCS的應(yīng)用場合，通常利用運(yùn)算放大器及穩(wěn)壓電路器件實(shí)現(xiàn)，電路連接 成閉環(huán)控制方式，測(cè)試精度較高。
[0004] 在需要較大功率電流源的場合中，普遍采用場效應(yīng)管、達(dá)林頓管等功率器件實(shí)現(xiàn) 電壓到電流的轉(zhuǎn)換，且多采用開環(huán)控制方式，測(cè)試精度較低。
[000引浮動(dòng)負(fù)載用傳統(tǒng)VCCS電路如圖1所示，反饋支路從放大器輸出端向輸入端引入了 負(fù)反饋，其中VIN為輸入電壓，RS為電流感測(cè)電阻，RF、Rd和Cf分別為兩條負(fù)反饋支路上 的電阻及電容，電阻RB是為了防止同相輸入信號(hào)在輸入電壓源斷開或在通電循環(huán)當(dāng)中轉(zhuǎn) 入高阻狀態(tài)時(shí)發(fā)生浮動(dòng)。放大器回路增益將迫使RS兩端電壓達(dá)到一個(gè)等于施加在同相輸 入端的電壓數(shù)值，生成如下輸出電流與輸入電壓的傳遞函數(shù)：
[0006]
[0007] 由運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)的用于接地負(fù)載的電壓控制電流源如圖2所示，事實(shí)上它是一 種不同類型的放大器，能夠W差壓方式感測(cè)輸入信號(hào)和反饋信號(hào)，其中VIN為輸入電壓，R1 為輸入電阻，兩個(gè)RF電阻分別從感測(cè)電阻兩端完成對(duì)輸入信號(hào)的正反饋和負(fù)反饋，在RS <<RF或R1時(shí)，可生成如下傳遞函數(shù)：
[0008]
[0009] 由于上述浮動(dòng)負(fù)載和接地負(fù)載型電壓控制電流源電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)均采用Rs作為電 流感測(cè)電阻并進(jìn)行電流輸出的反饋控制，輸出電流直接流經(jīng)電流感測(cè)電阻RS，當(dāng)輸出電流 較大時(shí)，RS上產(chǎn)生的損耗和發(fā)熱，從而降低VCCS電路的轉(zhuǎn)換效率，并直接影響VCCS的安全 可靠運(yùn)行。若選擇阻值很低的電流感測(cè)電阻時(shí)從理論上講是可W降低電阻上的損耗，但從 目前的電阻制造工藝來看，低阻值（小于0. 1歐姆）電阻的精度難W保證，從而VCCS的電 壓轉(zhuǎn)換電流的精度很難得到保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 為解決上述電壓控型電流源的技術(shù)問題，降低電流感測(cè)電阻的功率損耗，提升大 功率VCCS的電壓電流轉(zhuǎn)換精度，本發(fā)明提拱了一種新型的電電壓控制電流源電路，具體方 案如下所述。
[0011] 一種采用CT替代電流感測(cè)電阻的電壓控制電流源電路，其特征在于：包括功率運(yùn) 算放大器、采用CT和轉(zhuǎn)換電阻，采樣CT一次側(cè)直接串接在功率運(yùn)算放大器的輸出回路中， 采樣CT二次側(cè)接轉(zhuǎn)換電阻，所述轉(zhuǎn)換電阻一端接地，所述轉(zhuǎn)換電阻另一端通過反饋電阻與 功率運(yùn)算放大器連接進(jìn)行電壓信號(hào)的反饋。
[0012] 前述的一種采用CT替代電流感測(cè)電阻的電壓控制電流源電路，其特征在于：所述 浮動(dòng)負(fù)載型電壓控制電流源電路包括為功率運(yùn)算放大器A1，輸入電壓VIN，反饋電阻RF，轉(zhuǎn) 換電阻RS，接地電阻RB和采樣CT，所述輸入電壓VIN與功率運(yùn)算放大器A1的正向輸入端 連接，功率運(yùn)算放大器A1的正向輸入端通過接地電阻RB接地，所述采樣CT一次側(cè)一端通 過負(fù)載直接串接在功率運(yùn)算放大器A1的輸出端，所述采樣CT一次側(cè)另一端接地，所述采樣 CT二次側(cè)接轉(zhuǎn)換電阻RS，所述轉(zhuǎn)換電阻RS-端接地，所述轉(zhuǎn)換電阻RS另一端通過反饋電 阻RF與功率運(yùn)算放大器A1的反向輸入端連接。
[0013] 前述的一種采用CT替代電流感測(cè)電阻的電壓控制電流源電路，其特征在于：所述 接地負(fù)載型電壓控制電流源電路包括功率運(yùn)算放大器A2,輸入電壓VIN，反饋電阻RF，轉(zhuǎn)換 電阻RS，輸入電阻RI，采樣CT，所述輸入電壓VIN通過輸入電阻RI與功率運(yùn)算放大器A2的 反向輸入端連接，功率運(yùn)算放大器A2的正向輸入端通過輸入電阻RI接地，所述采樣CT一 次側(cè)一端串接在功率運(yùn)算放大器A2的輸出端，所述采樣CT一次側(cè)另一端通過負(fù)載接地，所 述采樣CT二次側(cè)接轉(zhuǎn)換電阻RS，所述轉(zhuǎn)換電阻RS-端接地，所述轉(zhuǎn)換電阻RS另一端通過 反饋電阻RF與功率運(yùn)算放大器A2的反向輸入端連接。
[0014] 前述的一種采用CT替代電流感測(cè)電阻的電壓控制電流源電路，其特征在于：所述 功率運(yùn)算放大器采用PA50功率運(yùn)算放大器。
[0015] 前述的一種采用CT替代電流感測(cè)電阻的電壓控制電流源電路，其特征在于：所述 采樣CT變比為1 :n，改進(jìn)后電壓控制電流源電路功率損耗為傳統(tǒng)電壓控制電流源電路損耗 的 1/n，η取 100 或 1000。
[0016] 本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：
[0017] 第一，由采樣精密CT加轉(zhuǎn)換電阻替代電流感測(cè)電阻直接串接在功率運(yùn)算放大器 輸出回路上中，采樣CT一次側(cè)直接串接在放大器輸出回路上，二次側(cè)經(jīng)接轉(zhuǎn)換電阻后，從 轉(zhuǎn)換電阻兩端進(jìn)行電壓信號(hào)的反饋，運(yùn)樣避免了傳統(tǒng)電壓控制電流源電路中電流感測(cè)電阻 選取的矛盾，同時(shí)由于輸出回路沒有直接串接電阻，大電流流過時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生損耗，解決了 傳統(tǒng)電壓控制電流源電路因電流感測(cè)電阻產(chǎn)生較大功率損耗而使整個(gè)電壓控制電流源效 率降低的問題。
[001引第二，采樣精密CT加轉(zhuǎn)換電阻的引入，采樣精密CT二次側(cè)一端接地，另一端進(jìn)行 電壓信號(hào)的反饋，與傳統(tǒng)浮動(dòng)負(fù)載型電壓控制電流源電路相比，提高了電壓控制電流源電 流的輸出能力，提升了壓控型電流源的工作效率。
[0019] 第Ξ，采樣精密CT加轉(zhuǎn)換電阻的引入，精密CT二次側(cè)一端接地，另一端進(jìn)行電壓 信號(hào)的反饋，與傳統(tǒng)接地負(fù)載型電壓控制電流源電路相比，減少了 一條反饋支路，簡化了電 路，提高了電壓控制電流源電流的輸出能力，提升了電壓控制電流源的工作效率。
【附圖說明】
[0020] 圖1為浮動(dòng)負(fù)載型基本電壓控制電流源電路。
[0021] 圖2為接地負(fù)載型基本電壓控制電流源電路。
[0022] 圖3為采用精密CT替代電流感測(cè)電阻浮動(dòng)負(fù)載型電壓控制電流源電路。
[0023] 圖4為采用精密CT替代電流感測(cè)電阻接地負(fù)載型電壓控制電流源電路。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。W下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明 的技術(shù)方案，而不能W此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0025] 參見圖3,應(yīng)用于電力系統(tǒng)電流測(cè)試大電流輸出10V/36A的采用精密CT替代電流 感測(cè)電阻浮動(dòng)