脈沖數(shù)字功放電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種脈沖數(shù)字功放電路，此電路用采樣電阻采樣反饋來控制IGBT的導通和關斷，從而使IGBT發(fā)出脈沖波，在經(jīng)過LC產(chǎn)生恒定的大電流。IGBT功率放大電流源電路包括輸入信號處理單元、比較單元、開關管單元、濾波單元、電流采樣電路。本實用新型解決了目前功放電路輸出電流小的技術問題。
【專利說明】脈沖數(shù)字功放電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種功率功放電路。
【背景技術】
[0002]因現(xiàn)在的分立器件的功率越來越大，最大電流已到KA級，而現(xiàn)在國內(nèi)的大功率測試比較落后，為此將設計特大功率脈沖數(shù)字功放。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]為解決目前功放電路輸出電流小的技術問題，本實用新型提供一種輸出功率大的脈沖數(shù)字功放電路。
[0004]本實用新型的技術解決方案如下:
[0005]一種脈沖數(shù)字功放電路，其特殊之處在于:包括IGBT功率放大電流源電路，
[0006]所述IGBT功率放大電流源電路包括輸入信號處理單元、比較單元、開關管單元、濾波單元、電流采樣電路，
[0007]所述輸入信號處理單元包括比例放大器、反向放大器,所述比例放大器對輸入脈沖信號進行放大處理；
[0008]所述比較單元包括第一比較器Ul和第二比較器U2 ；
[0009]所述開關管單元包括用于控制正電流的第一開關管和用于控制負電流的第二開關管，所述第一開關管包括PNP型晶體管Q3、與晶體管Q3發(fā)射極連接的IGBT管，所述第二開關管為IGBT管；
[0010]所述濾波單元包括串聯(lián)的電感LI和電容Cl，所述電感LI的另一端作為濾波單元的輸入端，所述電容Cl的另一端接地；
[0011 ] 所述電流采樣電路用于檢測流出濾波單元的電流；
[0012]所述第一比較器Ul的同向輸入端通過反向放大器與比例放大器的輸出端連接，所述第二比較器U2的同向輸入端與比例放大器的輸出端連接，所述第一比較器Ul和第二比較器U2的異向輸入端分別與電流采樣電路的輸出端連接；
[0013]所述第一比較器Ul的輸出端通過開關Kl與PNP型晶體管Q3的基極連接，所述第二比較器的輸出端通過開關K2與第二開關管的柵極連接，
[0014]所述第一開關管的IGBT管的漏極以及第二開關管的的IGBT管的漏極分別與濾波單元的輸入端連接。
[0015]上述電流采樣電路包括采樣電阻RG、第一跟隨器U6、第二跟隨器U7、第一差動放大器U5，
[0016]所述采樣電阻RG與負載RL串聯(lián)后與濾波單元的電容Cl并聯(lián)，所述第一跟隨器U6與采樣電阻RG的電流流入端連接，所述第二跟隨器的同向輸入端與采樣電阻RG的電流流出端連接，
[0017]所述第一跟隨器U6、第二跟隨器U7的輸出端分別與第一差動放大器U5的兩個輸入端連接；
[0018]所述第一差動放大器U5的輸出端輸出米樣電壓。
[0019]上述電流采樣電路包括多個采樣子單元，負向加法放大器U13及反向器U14，
[0020]所述采樣子單元包括采樣電阻Rg、第三跟隨器U10、第四跟隨器U11、第二差動放大器U12，所述第三跟隨器的同向輸入端與采樣電阻Rg的電流流入端連接，所述第四跟隨器的同向輸入端與采樣電阻Rg的電流流出端連接，所述第三跟隨器UlO和第四跟隨器Ull的輸出端分別與第二差動放大器U12的兩個輸入端連接；
[0021]所述多個采樣子單元的采樣電阻Rg并聯(lián)；
[0022]所述多個采樣子單元的第二差動放大器U12的輸出端均通過輸出電阻與負向加法放大器U13的輸入端連接,所述負向加法放大器U13的輸出端與反向器U14的輸入端連接，所述反向器的輸出端輸出米樣電壓。
[0023]本實用新型的有益效果:
[0024]1、本實用新型脈沖數(shù)字功放電路采用IGBT開關功放電路實現(xiàn)了大電流輸出。
[0025]2、本實用新型脈沖數(shù)字功放電路采用多電阻電流采樣電路，避免了單個小阻值電阻精度引起的誤差。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1為IGBT功率放大電流源的電路圖；
[0027]圖2為傳統(tǒng)的電流采樣電路；
[0028]圖3為多電阻電流采樣電路。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步說明:
[0030]圖1為IGBT功率放大電流源電路，此電路用采樣電阻采樣反饋來控制IGBT的導通和關斷，從而使IGBT發(fā)出脈沖波，在經(jīng)過LC產(chǎn)生恒定的大電流。
[0031]主體電路包括輸入信號處理單元、比較單元、開關管單元、濾波單元、電流采樣電路。
[0032]輸入信號處理單兀包括比例放大器、反向放大器，比例放大器對輸入脈沖信號進行放大處理；比較單元包括第一比較器Ul和第二比較器U2。
[0033]開關管單元包括用于控制正電流的第一開關管和用于控制負電流的第二開關管，第一開關管包括PNP型晶體管Q3、與晶體管Q3發(fā)射極連接的IGBT管，所述第二開關管為IGBT管，濾波單元包括串聯(lián)的電感LI和電容Cl，電感LI的另一端作為濾波單元的輸入端，電容Cl的另一端接地；電流采樣電路用于檢測流出濾波單元的電流。
[0034]第一比較器Ul的同向輸入端通過反向放大器與比例放大器的輸出端連接，第二比較器U2的同向輸入端與比例放大器的輸出端連接，第一比較器Ul和第二比較器U2的異向輸入端分別與電流采樣電路的輸出端連接。第一比較器Ul的輸出端通過開關Kl與PNP型晶體管Q3的基極連接，第二比較器的輸出端通過開關K2與第二開關管的柵極連接，第一開關管的IGBT管的漏極以及第二開關管的的IGBT管的漏極分別與濾波單元的輸入端連接。[0035]現(xiàn)以正向200A的舉例說明。Kl關閉，U4輸入加入負向10V，U4反向放大1/10，U4輸出+IV，經(jīng)U3反向輸出-1V進U1+，因Ul-開始時是0，所以Ul輸出-15V，Q3，Q1工作，電流輸出。電流經(jīng)過RG時進行采樣，RG=5mQ，所以在200A時，采樣電阻兩端的電壓是IV。U5、U6、U7將采樣與輸入的IOV的10分之I在Ul中比較，如果VRG大于IV時Ul輸出正值，使Q3關閉，從而達到流過Rg的電流始終是200A。負載RL與Rg串聯(lián)，所以也是200A。從而輸出穩(wěn)定的200A。
[0036]采樣電路可選用傳統(tǒng)的采樣方式進行采樣，結(jié)構(gòu)如圖2所示，電流采樣電路包括采樣電阻RG、第一跟隨器U6、第二跟隨器U7、第一差動放大器U5，采樣電阻RG與負載RL串聯(lián)后與濾波單元的電容Cl并聯(lián)，第一跟隨器U6與采樣電阻RG的電流流入端連接，第二跟隨器的同向輸入端與采樣電阻RG的電流流出端連接，第一跟隨器U6、第二跟隨器U7的輸出端分別與第一差動放大器U5的兩個輸入端連接；此采樣電路具有結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點，但當電阻值非常小時，因工藝的原因，其誤差增大，所以小阻值電阻沒有高精度的電阻。
[0037]為了彌補此項缺陷，本實用新型也可采用多電阻電流采樣的電路，其結(jié)構(gòu)如圖3所示，其原理是利用若干大些電阻分流采樣后，最后相加并放大模擬得到原本微小電阻采樣的電壓，以克服微小電阻采樣時阻值精度不高的缺陷。
[0038]多電阻電流采樣的電路包括多個采樣子單元，負向加法放大器U13及反向器U14，采樣子單元包括采樣電阻Rg、第三跟隨器U10、第四跟隨器U11、第二差動放大器U12，所述第三跟隨器的同向輸入端與采樣電阻Rg的電流流入端連接，所述第四跟隨器的同向輸入端與采樣電阻Rg的電流流出端連接，所述第三跟隨器UlO和第四跟隨器Ull的輸出端分別與第二差動放大器U12的兩個輸入端連接；多個采樣子單元的采樣電阻Rg并聯(lián)；多個采樣子單元的第二差動放大器U12的輸出端均通過輸出電阻與負向加法放大器U13的輸入端連接，負向加法放大器U13的輸出端與反向器U14的輸入端連接,反向器的輸出端輸出米樣電壓。
[0039]以400A電流采樣為例，此電路中，并聯(lián)的4個采樣電阻均為IOm Ω，對每個采樣電阻進行采樣，最后在U13將4個采樣電壓累加除4，再經(jīng)過反相器U14輸出，這樣就避免了單個小阻值電阻精度引起的誤差。
[0040]多個并聯(lián)的采樣子單元的電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)均相同。
【權利要求】
1.一種脈沖數(shù)字功放電路，其特征在于:包括IGBT功率放大電流源電路， 所述IGBT功率放大電流源電路包括輸入信號處理單元、比較單元、開關管單元、濾波單元、電流采樣電路， 所述輸入信號處理單元包括比例放大器、反向放大器，所述比例放大器對輸入脈沖信號進行放大處理； 所述比較單元包括第一比較器Ul和第二比較器U2 ； 所述開關管單元包括用于控制正電流的第一開關管和用于控制負電流的第二開關管，所述第一開關管包括PNP型晶體管Q3、與晶體管Q3發(fā)射極連接的IGBT管，所述第二開關管為IGBT管； 所述濾波單元包括串聯(lián)的電感LI和電容Cl，所述電感LI的另一端作為濾波單元的輸入端，所述電容Cl的另一端接地； 所述電流采樣電路用于檢測流出濾波單元的電流； 所述第一比較器Ul的同向輸入端通過反向放大器與比例放大器的輸出端連接，所述第二比較器U2的同向輸入端與比例放大器的輸出端連接，所述第一比較器Ul和第二比較器U2的異向輸入端分別與電流采樣電路的輸出端連接； 所述第一比較器Ul的輸出端通過開關Kl與PNP型晶體管Q3的基極連接，所述第二比較器的輸出端通過開關K2與第二開關管的柵極連接， 所述第一開關管的IGBT管的漏極以及第二開關管的的IGBT管的漏極分別與濾波單元的輸入端連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的脈沖數(shù)字功放電路，其特征在于:所述電流采樣電路包括采樣電阻RG、第一跟隨器U6、第二跟隨器U7、第一差動放大器U5， 所述采樣電阻RG與負載RL串聯(lián)后與濾波單元的電容Cl并聯(lián)，所述第一跟隨器U6與采樣電阻RG的電流流入端連接，所述第二跟隨器的同向輸入端與采樣電阻RG的電流流出端連接， 所述第一跟隨器U6、第二跟隨器U7的輸出端分別與第一差動放大器U5的兩個輸入端連接； 所述第一差動放大器U5的輸出端輸出米樣電壓。
3.根據(jù)權利要求1所述的脈沖數(shù)字功放電路，其特征在于:所述電流采樣電路包括多個采樣子單元，負向加法放大器U13及反向器U14， 所述采樣子單元包括采樣電阻Rg、第三跟隨器U10、第四跟隨器U11、第二差動放大器U12，所述第三跟隨器的同向輸入端與采樣電阻Rg的電流流入端連接，所述第四跟隨器的同向輸入端與采樣電阻Rg的電流流出端連接，所述第三跟隨器UlO和第四跟隨器Ul I的輸出端分別與第二差動放大器U12的兩個輸入端連接； 所述多個采樣子單元的采樣電阻Rg并聯(lián)； 所述多個采樣子單元的第二差動放大器U12的輸出端均通過輸出電阻與負向加法放大器U13的輸入端連接，所述負向加法放大器U13的輸出端與反向器U14的輸入端連接，所述反向器的輸出端輸出米樣電壓。
【文檔編號】G05F1/56GK203433402SQ201320402219
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月5日 優(yōu)先權日:2013年7月5日
【發(fā)明者】郭勝巖, 管麟 申請人:陜西開爾文測控技術有限公司