本發(fā)明屬于電力電子領(lǐng)域，尤其是電源領(lǐng)域，具體涉及一種可獨(dú)立測試多臺(tái)同電壓等級(jí)電源且負(fù)荷可調(diào)的模擬負(fù)載。

背景技術(shù)：

1、在高壓輸出場合，如散列中子源電源、激光電源、高壓臭氧電源、除霧電源等輸出電壓通常為幾千伏，甚至幾十千伏或者更高。這類電源有如下參數(shù)指標(biāo)的要求：1)輸出電壓無極可調(diào)，可設(shè)置成0v～最高電壓的輸出；2)輸出電壓紋波小，有些甚至≤0.0001％；3)輸出電壓精度≤0.0005％；4)輸出濾波電路要有放電功能，且從最高電壓放電到0v不大于100ms。為實(shí)現(xiàn)電壓無極可調(diào)，電源采用閉環(huán)該路輸出電壓的方式。主回路圖如圖1所示，電源由電源輸入、逆變、llc諧振、倍壓整流、濾波、電壓電流檢測、電源輸出、控制中心等組成。直流電源輸入后，首先通過逆變單元變?yōu)楦哳l交流電，其次通過變壓器隔離輸出，再通過倍壓整流電路輸出高的電壓，然后再通過濾波電路進(jìn)行濾波，最后就是電壓、電流的采樣、以及輸出端了。

2、從圖1可以看出，濾波部分采用的是電容。為了實(shí)現(xiàn)低紋波輸出，該濾波電容會(huì)設(shè)計(jì)很大，以滿足電源輸出的小紋波要求。由于濾波電容設(shè)計(jì)過大，在逆變端關(guān)閉后，輸出端電壓要經(jīng)過很長時(shí)間才能降低到0v。顯然很難滿足第四點(diǎn)的要求。

3、常規(guī)思維高壓電源設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)：

4、1.由于有濾波電容的存在，電源啟動(dòng)時(shí)間很長，關(guān)閉后輸出電壓下降時(shí)間也很長，無法滿足啟動(dòng)和放電時(shí)間要求快的應(yīng)用場合；

5、2.電容直接加在輸出高壓端，電壓等級(jí)高，容量需很大，導(dǎo)致電容的體積很大，且成本很高；

6、3.動(dòng)態(tài)響應(yīng)差，閉環(huán)調(diào)節(jié)容易引起低頻振蕩；

7、4.輸出濾波電容過大，經(jīng)濟(jì)成本顯著升高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決以上電源的設(shè)計(jì)缺點(diǎn)，在電源輸出端設(shè)置線性穩(wěn)壓模塊，不但可以將紋波電壓減小下來，而且可減少濾波電容。但市場上的線性穩(wěn)壓模塊都是固定電壓的那種，且電壓很小，常見的穩(wěn)壓模塊有：7805、7815、7824等。也就是說，在配置好硬件電路的輸出電壓后，不管輸入電壓有多高，穩(wěn)壓模塊都將輸出固定且電壓很小的電壓。這樣，電源無法做到輸出電壓無極可調(diào)。另外，該方法還有一個(gè)致命的缺點(diǎn)：在穩(wěn)壓模塊輸入端電壓很高的時(shí)候，穩(wěn)壓模塊的損耗很大，p損＝u壓降*i，p損為穩(wěn)壓模塊的損耗功率，u壓降為穩(wěn)壓模塊的壓降，i為經(jīng)過穩(wěn)壓模塊的電流。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提出了一種基于線性比例穩(wěn)壓源的高壓電源，目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)問題的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)高壓無極可調(diào)和低紋波高壓輸出。

2、為此，提供一種基于線性比例穩(wěn)壓源的高壓電源，電源主回路包括電源輸入端口、逆變器、llc諧振器、倍壓整流電路、比例線性穩(wěn)壓電路、電壓電流檢測電路和電源輸出端口，電源輸入端口、逆變器、llc諧振器、倍壓整流電路、比例線性穩(wěn)壓電路、電源輸出端口依序連接，電壓電流檢測電路采集電源主回路的電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)；比例線性穩(wěn)壓電路至少包括三極管q5、三極管q6、電阻r1、電阻r2、電容c1，三極管q5、三極管q6組成以三極管q5基極為控制端的達(dá)林頓結(jié)構(gòu)，達(dá)林頓結(jié)構(gòu)接至倍壓整流電路的正輸出端，倍壓整流電路的正輸出端依序經(jīng)電阻r1、電阻r2接回倍壓整流電路的負(fù)輸出端組成串聯(lián)分壓，分壓電壓連接在達(dá)林頓結(jié)構(gòu)控制端，電容c1并聯(lián)電阻r2。

3、作為一種改進(jìn)方案，比例線性穩(wěn)壓電路置于倍壓整流電路與電壓電流檢測電路之間；以電壓電流檢測電路檢測的輸出電壓為外環(huán)pid，以電壓電流檢測電路檢測的輸出電流為內(nèi)環(huán)pid，控制逆變器。

4、作為另一種改進(jìn)方案，逆變器中的逆變h橋開關(guān)管采用cmos管。進(jìn)一步，

5、llc諧振器中的諧振電感采用鐵氧體材質(zhì)，繞線為多股銅線，諧振電容采用cbb電容。進(jìn)一步，變壓器采用高頻鐵氧體材質(zhì)，原次邊匝數(shù)比為1:9，原次邊繞組采用多股銅線分層繞制。

6、作為另一種改進(jìn)方案，包括穩(wěn)壓管z1，穩(wěn)壓管z1陽極接三極管q6發(fā)射極，陰極接三極管q5集電極；穩(wěn)壓管z1的穩(wěn)壓值小于三極管q6、q5的正向耐壓值。

7、作為另一種改進(jìn)方案，電壓電流檢測電路中的電壓檢測采用電阻串聯(lián)分壓方式進(jìn)行檢測，電阻選取低溫漂電阻。電壓電流檢測電路中的電流檢測采用高精度小阻值的電阻通過運(yùn)放差分構(gòu)成的采樣電路。

8、本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)：

9、1、基于比例線性穩(wěn)壓，確保了任意輸出電壓的濾波效果，一定是穩(wěn)壓前按比例高于輸出電壓。

10、2、在比例線性穩(wěn)壓中加入濾波電容，保證任意輸出電壓濾波效果的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)任意輸出電壓的低紋波輸出。

11、3、濾波電容放在三極管的基極端，大大減小了電容的容量，也間接減小了電容的體積。

12、4、電源輸出端沒有濾波電路，實(shí)現(xiàn)了0時(shí)間從高壓輸出降低到0電壓輸出。

13、5、基于比例線性穩(wěn)壓的電壓跟隨功能和閉環(huán)控制，保證了全范圍輸出電壓的低紋波輸出。

技術(shù)特征：

1.一種基于線性比例穩(wěn)壓源的高壓電源，其特征在于：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓電源，其特征在于：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓電源，其特征在于：逆變器中的逆變h橋開關(guān)管采用cmos管。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓電源，其特征在于：llc諧振器中的諧振電感采用鐵氧體材質(zhì)，繞線為多股銅線，諧振電容采用cbb電容。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高壓電源，其特征在于：變壓器采用高頻鐵氧體材質(zhì)，原次邊匝數(shù)比為1:9，原次邊繞組采用多股銅線分層繞制。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓電源，其特征在于：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓電源，其特征在于：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高壓電源，其特征在于：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種基于線性比例穩(wěn)壓源的高壓電源，電源主回路包括電源輸入端口、逆變器、LLC諧振器、倍壓整流電路、比例線性穩(wěn)壓電路、電壓電流檢測電路和電源輸出端口，電源輸入端口、逆變器、LLC諧振器、倍壓整流電路、比例線性穩(wěn)壓電路、電源輸出端口依序連接，電壓電流檢測電路采集電源主回路的電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)；比例線性穩(wěn)壓電路至少包括三極管Q5、三極管Q6、電阻R1、電阻R2、電容C1，三極管Q5、三極管Q6組成以三極管Q5基極為控制端的達(dá)林頓結(jié)構(gòu)，達(dá)林頓結(jié)構(gòu)接至倍壓整流電路的正輸出端，倍壓整流電路的正輸出端依序經(jīng)電阻R1、電阻R2接回倍壓整流電路的負(fù)輸出端組成串聯(lián)分壓，分壓電壓連接在達(dá)林頓結(jié)構(gòu)控制端，電容C1并聯(lián)電阻R2。

技術(shù)研發(fā)人員：李穩(wěn)根,陳勇剛,周志輝,廖曉斌
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東福德電子有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15