CN203433402U - 脉冲数字功放电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种脉冲数字功放电路，此电路用采样电阻采样反馈来控制IGBT的导通和关断，从而使IGBT发出脉冲波，在经过LC产生恒定的大电流。IGBT功率放大电流源电路包括输入信号处理单元、比较单元、开关管单元、滤波单元、电流采样电路。本实用新型解决了目前功放电路输出电流小的技术问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种功率功放电路。
背景技术
因现在的分立器件的功率越来越大，最大电流已到KA级，而现在国内的大功率测试比较落后，为此将设计特大功率脉冲数字功放。
发明内容
为解决目前功放电路输出电流小的技术问题，本实用新型提供一种输出功率大的脉冲数字功放电路。
本实用新型的技术解决方案如下：
一种脉冲数字功放电路，其特殊之处在于：包括IGBT功率放大电流源电路，
所述IGBT功率放大电流源电路包括输入信号处理单元、比较单元、开关管单元、滤波单元、电流采样电路，
所述输入信号处理单元包括比例放大器、反向放大器，所述比例放大器对输入脉冲信号进行放大处理；
所述比较单元包括第一比较器U1和第二比较器U2；
所述开关管单元包括用于控制正电流的第一开关管和用于控制负电流的第二开关管，所述第一开关管包括PNP型晶体管Q3、与晶体管Q3发射极连接的IGBT管，所述第二开关管为IGBT管；
所述滤波单元包括串联的电感L1和电容C1，所述电感L1的另一端作为滤波单元的输入端，所述电容C1的另一端接地；
所述电流采样电路用于检测流出滤波单元的电流；
所述第一比较器U1的同向输入端通过反向放大器与比例放大器的输出端连接，所述第二比较器U2的同向输入端与比例放大器的输出端连接，所述第一比较器U1和第二比较器U2的异向输入端分别与电流采样电路的输出端连接；
所述第一比较器U1的输出端通过开关K1与PNP型晶体管Q3的基极连接，所述第二比较器的输出端通过开关K2与第二开关管的栅极连接，
所述第一开关管的IGBT管的漏极以及第二开关管的的IGBT管的漏极分别与滤波单元的输入端连接。
上述电流采样电路包括采样电阻RG、第一跟随器U6、第二跟随器U7、第一差动放大器U5，
所述采样电阻RG与负载RL串联后与滤波单元的电容C1并联，所述第一跟随器U6与采样电阻RG的电流流入端连接，所述第二跟随器的同向输入端与采样电阻RG的电流流出端连接，
所述第一跟随器U6、第二跟随器U7的输出端分别与第一差动放大器U5的两个输入端连接；
所述第一差动放大器U5的输出端输出采样电压。
上述电流采样电路包括多个采样子单元，负向加法放大器U13及反向器U14，
所述采样子单元包括采样电阻Rg、第三跟随器U10、第四跟随器U11、第二差动放大器U12，所述第三跟随器的同向输入端与采样电阻Rg的电流流入端连接，所述第四跟随器的同向输入端与采样电阻Rg的电流流出端连接，所述第三跟随器U10和第四跟随器U11的输出端分别与第二差动放大器U12的两个输入端连接；
所述多个采样子单元的采样电阻Rg并联；
所述多个采样子单元的第二差动放大器U12的输出端均通过输出电阻与负向加法放大器U13的输入端连接，所述负向加法放大器U13的输出端与反向器U14的输入端连接，所述反向器的输出端输出采样电压。
本实用新型的有益效果：
1、本实用新型脉冲数字功放电路采用IGBT开关功放电路实现了大电流输出。
2、本实用新型脉冲数字功放电路采用多电阻电流采样电路，避免了单个小阻值电阻精度引起的误差。
附图说明
图1为IGBT功率放大电流源的电路图；
图2为传统的电流采样电路；
图3为多电阻电流采样电路。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明：
图1为IGBT功率放大电流源电路，此电路用采样电阻采样反馈来控制IGBT的导通和关断，从而使IGBT发出脉冲波，在经过LC产生恒定的大电流。
主体电路包括输入信号处理单元、比较单元、开关管单元、滤波单元、电流采样电路。
输入信号处理单元包括比例放大器、反向放大器，比例放大器对输入脉冲信号进行放大处理；比较单元包括第一比较器U1和第二比较器U2。
开关管单元包括用于控制正电流的第一开关管和用于控制负电流的第二开关管，第一开关管包括PNP型晶体管Q3、与晶体管Q3发射极连接的IGBT管，所述第二开关管为IGBT管，滤波单元包括串联的电感L1和电容C1，电感L1的另一端作为滤波单元的输入端，电容C1的另一端接地；电流采样电路用于检测流出滤波单元的电流。
第一比较器U1的同向输入端通过反向放大器与比例放大器的输出端连接，第二比较器U2的同向输入端与比例放大器的输出端连接，第一比较器U1和第二比较器U2的异向输入端分别与电流采样电路的输出端连接。第一比较器U1的输出端通过开关K1与PNP型晶体管Q3的基极连接，第二比较器的输出端通过开关K2与第二开关管的栅极连接，第一开关管的IGBT管的漏极以及第二开关管的的IGBT管的漏极分别与滤波单元的输入端连接。
现以正向200A的举例说明。K1关闭，U4输入加入负向10V，U4反向放大1/10，U4输出+1V，经U3反向输出-1V进U1+，因U1-开始时是0，所以U1输出-15V，Q3,Q1工作，电流输出。电流经过RG时进行采样，RG=5mΩ，所以在200A时,采样电阻两端的电压是1V。U5、U6、U7将采样与输入的10V的10分之1在U1中比较，如果VRG大于1V时U1输出正值，使Q3关闭，从而达到流过Rg的电流始终是200A。负载RL与Rg串联，所以也是200A。从而输出稳定的200A。
采样电路可选用传统的采样方式进行采样，结构如图2所示，电流采样电路包括采样电阻RG、第一跟随器U6、第二跟随器U7、第一差动放大器U5，采样电阻RG与负载RL串联后与滤波单元的电容C1并联，第一跟随器U6与采样电阻RG的电流流入端连接，第二跟随器的同向输入端与采样电阻RG的电流流出端连接，第一跟随器U6、第二跟随器U7的输出端分别与第一差动放大器U5的两个输入端连接；此采样电路具有结构简单的优点，但当电阻值非常小时，因工艺的原因，其误差增大，所以小阻值电阻没有高精度的电阻。
为了弥补此项缺陷，本实用新型也可采用多电阻电流采样的电路，其结构如图3所示，其原理是利用若干大些电阻分流采样后，最后相加并放大模拟得到原本微小电阻采样的电压，以克服微小电阻采样时阻值精度不高的缺陷。
多电阻电流采样的电路包括多个采样子单元，负向加法放大器U13及反向器U14，采样子单元包括采样电阻Rg、第三跟随器U10、第四跟随器U11、第二差动放大器U12，所述第三跟随器的同向输入端与采样电阻Rg的电流流入端连接，所述第四跟随器的同向输入端与采样电阻Rg的电流流出端连接，所述第三跟随器U10和第四跟随器U11的输出端分别与第二差动放大器U12的两个输入端连接；多个采样子单元的采样电阻Rg并联；多个采样子单元的第二差动放大器U12的输出端均通过输出电阻与负向加法放大器U13的输入端连接，负向加法放大器U13的输出端与反向器U14的输入端连接，反向器的输出端输出采样电压。
以400A电流采样为例，此电路中，并联的4个采样电阻均为10mΩ，对每个采样电阻进行采样，最后在U13将4个采样电压累加除4，再经过反相器U14输出,这样就避免了单个小阻值电阻精度引起的误差。
多个并联的采样子单元的电路结构和参数均相同。
Claims (3)
1.一种脉冲数字功放电路，其特征在于：包括IGBT功率放大电流源电路，
所述IGBT功率放大电流源电路包括输入信号处理单元、比较单元、开关管单元、滤波单元、电流采样电路，
所述输入信号处理单元包括比例放大器、反向放大器，所述比例放大器对输入脉冲信号进行放大处理；
所述比较单元包括第一比较器U1和第二比较器U2；
所述开关管单元包括用于控制正电流的第一开关管和用于控制负电流的第二开关管，所述第一开关管包括PNP型晶体管Q3、与晶体管Q3发射极连接的IGBT管，所述第二开关管为IGBT管；
所述滤波单元包括串联的电感L1和电容C1，所述电感L1的另一端作为滤波单元的输入端，所述电容C1的另一端接地；
所述电流采样电路用于检测流出滤波单元的电流；
所述第一比较器U1的同向输入端通过反向放大器与比例放大器的输出端连接，所述第二比较器U2的同向输入端与比例放大器的输出端连接，所述第一比较器U1和第二比较器U2的异向输入端分别与电流采样电路的输出端连接；
所述第一比较器U1的输出端通过开关K1与PNP型晶体管Q3的基极连接，所述第二比较器的输出端通过开关K2与第二开关管的栅极连接，
所述第一开关管的IGBT管的漏极以及第二开关管的的IGBT管的漏极分别与滤波单元的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的脉冲数字功放电路，其特征在于：所述电流采样电路包括采样电阻RG、第一跟随器U6、第二跟随器U7、第一差动放大器U5，
所述采样电阻RG与负载RL串联后与滤波单元的电容C1并联，所述第一跟随器U6与采样电阻RG的电流流入端连接，所述第二跟随器的同向输入端与采样电阻RG的电流流出端连接，
所述第一跟随器U6、第二跟随器U7的输出端分别与第一差动放大器U5的两个输入端连接；
所述第一差动放大器U5的输出端输出采样电压。
3.根据权利要求1所述的脉冲数字功放电路，其特征在于：所述电流采样电路包括多个采样子单元，负向加法放大器U13及反向器U14，
所述采样子单元包括采样电阻Rg、第三跟随器U10、第四跟随器U11、第二差动放大器U12，所述第三跟随器的同向输入端与采样电阻Rg的电流流入端连接，所述第四跟随器的同向输入端与采样电阻Rg的电流流出端连接，所述第三跟随器U10和第四跟随器U11的输出端分别与第二差动放大器U12的两个输入端连接；
所述多个采样子单元的采样电阻Rg并联；
所述多个采样子单元的第二差动放大器U12的输出端均通过输出电阻与负向加法放大器U13的输入端连接，所述负向加法放大器U13的输出端与反向器U14的输入端连接，所述反向器的输出端输出采样电压。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN107994886A (zh) * | 2016-10-27 | 2018-05-04 | 北京遥感设备研究所 | 一种脉冲调宽功放电流环电路 |
| CN109688514A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-04-26 | 上海艾为电子技术股份有限公司 | 一种高压数字音频功放*** |
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| CN109688514A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-04-26 | 上海艾为电子技术股份有限公司 | 一种高压数字音频功放*** |
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