[实用新型]一种高效率直流大电流源

说明书

技术领域

本实用新型涉及电学技术领域，特别地，涉及一种高效率直流大电流源。

背景技术

电流源作为电源的一个类别，是一种基础的电学设备。大电流源在测试领域，如分流器测试、大功率设备测试等，具备广泛的应用。

传统的大电流源采用线性稳压方式，效率较低，往往功率巨大，系统庞大，占用大量空间，且对散热要求高，大多为水冷散热。随着开关电源技术的引入，使用开关技术代替线性稳压技术，电源的效率大大提升，功率密度大幅增加，且大大降低了散热需求。DC-DC变换器作为最常用的开关电源技术，获得了广泛应用。DC-DC变换器结构实际上是一种电压源，输出恒定或可调节的电压，其用于系统控制的反馈信号是电压信号，并非电流信号，不能直接作为电流源使用。电流源需要使用电流信号作为反馈信号。

现有的电流源的结构主要有以下两种：

第一种，如图1所示，电流源采用线性稳压方式，在接阻性负载的情况下，由于负载在特定电流下的压降是固定的，功率管输入电压也是固定的，在控制器的控制下，两者电压之差，会降在功率管上。考虑到电流源要适应一系列的不同负载，输入电压的值(即DC-DC变换器的输出电压)不能太低，这个电压降往往比较可观，造成功率管上承受巨大功耗，需要大量的散热措施，尤其是输出电流比较大的情况下。同时，大量能量作为发热损失掉了，系统效率低下。DC-DC变换器将高直流电压(一般为AC供电经整流后得到)降低为合适的低电压，其输出电压需要高于最大负载阻抗与最大输出电流的乘积。此结构实现更大功率的输出，只能通过增大功率管容量、加强散热等措施，这使得系统的成本大大提升，散热结构设计复杂，且占用大量空间。

第二种，如图2所示，此结构是在第一种结构基础上做了改进(第二DC-DC变换器相当于图1中的DC-DC变换器)，为了提升效率引入了开关电源技术，引入的第一DC-DC变换器作为一个电压源，输出电流的调节通过第一DC-DC变换器的输出电压来实现，这个过程需要手动调节，十分不便。另一方面，第一DC-DC变换器最低输出电压是有下限的，如果负载上要求的压降低于此值，则无法输出。这也限制了其应用范围。

因此，设计一种具有结构精简、输出效率高且适用性强的高效率直流大电流源具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有结构精简、输出效率高且适用性强的高效率直流大电流源，具体技术方案如下：

一种高效率直流大电流源，包括一个电流源单件或者至少两个并联设置的电流源单件；所述电流源单件包括电压可调电路、反馈控制电路以及电流测量电路；

所述电压可调电路的输入端与电源输入电路连接，其包括一个DC-DC结构或者至少两个并联设置的DC-DC结构，所述DC-DC结构包括可电调节输出的第一DC-DC变换器以及电压缓冲电路；

所述反馈控制电路能对输出电流大小进行设定，所述反馈控制电路的输出端与所有的所述第一DC-DC变换器的控制输入端连接；所述第一DC-DC变换器的输出端与同一DC-DC结构中的所述电压缓冲电路的输入端连接，所有的所述电压缓冲电路的输出端均与所述电流测量电路的输入端连接；

所述电流测量电路包括输出电流测量值输出端和电流输出端，所述输出电流测量值输出端与所述反馈控制电路连接用于反馈输出电流测量值，所述电流输出端与电流输出电路连接用于输出电流。所述电流测量电路用于测量输出电流的值。

以上技术方案中优选的，所述电流源单件还包括第二DC-DC变换器，所述第二DC-DC变换器的输入端与电源输入电路连接，所述第二DC-DC变换器的输出端与所述电压可调电路中所有的所述第一DC-DC变换器的电源输入端连接。

以上技术方案中优选的，所述反馈控制电路包括用于比较输出电流设定值和输出电流测量值大小的比较器。

以上技术方案中优选的，所述电压缓冲电路包括一个二极管或者至少两个并联设置的二极管。

以上技术方案中优选的，所述电压缓冲电路包括一组肖特基二极管组或者至少两组并联设置的肖特基二极管组，所述肖特基二极管组包括三个串联设置的肖特基二极管。

以上技术方案中优选的，所述电压缓冲电路包括一个二极管以及与所述二极管并联设置的一个开关；所述开关为机械开关以及半导体开关中的至少一种。

以上技术方案中优选的，所述电压缓冲电路包括串联设置的三组肖特基二极管组，所述肖特基二极管组包括一个肖特基二极管以及与所述肖特基二极管并联设置的开关；所述开关为机械开关以及半导体开关中的至少一种。