[发明专利]用于可调精密直流大电流源的降低纹波和抑制噪声电路及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于可调精密直流大电流源的降低纹波和抑制噪声电路，属于电能计量领域。

背景技术

可调节精密直流大电流源一般分为线性电源和开关电源两种，线性电源因其制造成本高、效率低而很少采用，因此大电流源一般采用开关电源实现，但将开关电源应用于精密测量时最突出的问题是高频噪声、纹波大。纹波和噪声的产生较为复杂，主要来源于以下几方面：输入低频纹波、寄生参数引起的共模纹波与噪声、功率器件开关过程中产生的超高频谐振噪声和闭环调节控制引起的纹波与噪声。目前抑制纹波与噪声的方法主要有：

（1）提高开关电源工作频率，以提高纹波和噪声的频率，有利于滤波网络的抑制效果；

（2）用无源滤波网络；

（3）用多级串联线性调整电路；

（4）合理布线，变压器要适当屏蔽，且屏蔽要接地；

（5）用一些瞬态保护器件。

由于纹波和噪声的大小与开关电源的工作频率有关，通过提高开关电源的工作频率可以减小纹波和噪声，同时电流源的调节细度相应减小，而电能表检定装置要求调节细度优于0.002%*量程值。无源滤波器体积庞大，价格昂贵；对于电感来说，直流大电流很容易使它饱和而使滤波失效；电容所能通过的纹波电流是有限的。直流大电流源如采用线性调整电路，也存在能量损耗大、效率低、成本高和控制复杂等缺点。现有技术基本上是被动适应型的。

发明内容

本发明提供了一种用于可调精密直流大电流源的降低纹波和抑制噪声电路，它能够有效抑制可调节精密直流大电流源的纹波和噪声，使纹波和噪声的含量降低到0.1%以下。

本发明通过采用以下技术方案达到上述目的：一种用于可调精密直流大电流源的降低纹波和抑制噪声电路，该电路的铁芯T_A和T_B上下叠放组成双铁芯结构，铁芯T_A内置一个霍尔探头，霍尔探头连接低通滤波电路，低通滤波电路连接带增益调节的前置放大电路，带增益调节的前置放大电路连接恒流源电路，恒流源电路连接T_B的N2绕组,N1绕组的一端与N2绕组的另一端直接相连。铁芯T_A的N3绕组连接纹波和噪声提取电路，纹波和噪声提取电路连接带增益和相位调节的前置放大电路，带增益和相位调节的前置放大电路连接功率放大电路，功率放大电路连接铁芯T_B的N4绕组。

所述铁芯T_A和铁芯T_B由高导磁率的非晶或纳米晶材料制成。

所述低通滤波电路由电阻R1、电容C1、电阻R2和电容C2组成，电阻R1的一端连接霍尔探头，另一端连接电容C1和电阻R2，电容C1的一端连接电阻R1和电阻R2，另一端接地，电阻R2的一端连接电容C1和电阻R1，另一端连接电容C2和带增益调节的前置放大电路。

所述带增益调节的前置放大电路由电阻R3、电阻R4和运算放大器A1组成，电阻R3一端连接低通滤波电路，另一端连接电阻R4和运算放大器A1的反相输入端，电阻R4连接运算放大器A1的反相输入端和输出端，运算放大器A1的正相输入端接地，输出端连接恒流源电路。

所述恒流源电路由电阻R5、电阻R6和运算放大器A2组成，电阻R5的一端连接带增益调节的前置放大电路，另一端连接运算放大器A2的正相输入端，电阻R6的一端连接运算放大器A2的反相输入端和绕组N1，另一端接地，运算放大器A2的输出端连接绕组N2。

所述纹波和噪声提取电路由电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10和运算放大器A3组成，电阻R7的一端连接绕组N3，另一端连接电阻R9和运算放大器A3的反相输入端，电阻R8的一端连接绕组N3，另一端连接电阻R10和运算放大器A3的正相输入端，电阻R10的一端连接电阻R8和运算放大器A3的正相输入端，另一端接地，电阻R9的一端连接电阻R7和运算放大器A3的反相输入端，另一端连接运算放大器A3的输出端，运算放大器A3的输出端连接带增益和相位调节的前置放大电路。