[发明专利]一种高压电子模拟负载电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种高压电子模拟负载电路，特别是涉及一种适用于针对连续可调的高压电子模拟负载电路。

背景技术

目前用于模拟电源负载的电子负载一般能承受的工作电压在1kV以下，而在高压电源（通常输出电压为数千伏至几万伏）调试过程中，需要对高压电源进行带载试验，目前已经有的负载模拟方法有：

（1）电阻负载模拟

采用高压耐压、大功率的电阻进行串联进行模拟，缺点是负载量不好调整，尤其不能做到连续可调，对于不同的电源需要定制。也难以模拟电源在不同负载状态下工作情况。此外，对于脉冲负载是没有办法模拟的。

（2）电真空器件模拟

电真空器件可以承受较高的工作电压，采用电真空器件采用调节阳极电压的方式，可以连续可调负载量，缺点：电真空器件有最低启动电压，在低于最低启动电压时不能承受功率，不方便高压电源调试时从零起调，因为从零起调可以较早的发现电路中的问题；另外电真空器件是有寿命的器件，并且可靠性相对较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够实现0到几万伏高电压的，负载连续可调的，能够方便模拟脉冲负载工作的，能够匹配任意高压电源的高压电子负载电路。

本发明采用的技术方案如下：一种高压电子模拟负载电路，包括连接于高压电源正极和负极之间的负载电路和驱动电路，其特征在于：所述负载电路包括依次串联的相同的n个场效应管Sn，…，S2，S1；其中场效应管Sn的漏极与高压电源的正极相连，场效应管S1的的源极与高压电源的负极相连；所述驱动电路为首尾相连阻值相同的n个栅极分压电阻Rn，…，R2，R1；所述n个栅极分压电阻与n个场效应管一一对应；其中，栅极分压电阻R1的一端与场效应管S2的栅极相连，另一端与高压电源的负极相连；还包括连接于场效应管S1和高压电源负极之间的负载电流检测电路；还包括电压误差放大器，所述电压误差放大器正极端输入基准电压，负极输入所述负载电流检测电路两端的电压，输出端与场效应管S1的栅极相连；所述n为大于等于2的自然数。

对于输出为正电压的高压电源所有的控制电路对地驱动，运放和基准的辅助电源也只需要对地12V即可，电路实现简易实用。

对于输出为负电压的高压电源所有的控制电路对负电压驱动，运放和基准的辅助电源需悬浮在负电压上，但也仅需一组高隔离耐压的12V辅助电源即可实现。

电路中采用n个场效应管（分别为S1、S2……Sn）串联作为高压电源的负载，这是由于场效应管耐压较低，目前单个场效应管的DS耐压≤2kV，而多个场效应管串联，则单个场效应管承受的电压就相应降低了，可以提高电子负载的工作电压，传统的方法场效应管串联后驱动变的复杂，尤其在高压应用中，还需要考虑栅极驱动的高压绝缘问题，因此很少用场效应管串联的方法实现高压负载的模拟。本发明的最大特点就是驱动电路得到了很大的简化。

图中R1~Rn为相同阻值的电阻，则在S1的栅极电压为零时则其余所有的场效应管的VGS都为零，则所有的场效应管都处于关断的状态。

作为优选，所述负载电流检测电路为检测电阻；还包括对检测电阻两端电压放大的电压正相放大器，所述电压正相放大器的输出端与电压误差放大器的正极输入端相连。

作为优选，所述负载电流检测电路为电流传感器。

作为优选，还包括对电流传感器两端电压放大的电压正相放大器，所述电压正相放大器的输出端与电压误差放大器的正极输入端相连。

作为优选，还包括n个滤波电容，与n个栅极分压电阻一一对应并联，提高场效应管栅极电压的稳定性。

作为优选，还包括连接于每个场效应管栅极和源极之间的稳压二极管（一般为12V）Di（i=1,2，…，n），共n个稳压二极管。

作为优选，还包括连接于每个场效应管漏极和源极之间的瞬态电压抑制器，共n个瞬态电压抑制器，保护场效应管的DS不过压；若场效应管为500V耐压，则可以选用440V瞬态。

作为优选，还包括与每个场效应管一一对应串联的，与每个场效应管漏极相连的防击穿电阻Ri'（i=1,2，…，n），共n个防击穿电阻，避免场效应管意外击穿导致高压电源负载短路；这样即使场效应管全部导通，高压电源仍有nRi'；即电子负载具有一个最小阻抗。

作为优选，还包括误差放大器补偿电路，为连接于误差放大器输出端与负极输入端之间的电容Cf或RC串联电路。用Cf来缩减高频误差电压的增益，从而提高整个控制环路的稳定性；误差放大器的补偿电路不限于该种方式，RC串联等方式也可以采用。