双向可调直流电源

摘要

双向可调直流电源，其特征在于：至少包括输入直流电源、恒功率变换装置、H型换向桥、电流传感器、桥式换向电压采样电路、负载、H桥开关控制器这七部分级联组成；解决了直流电源的正负极性转换、电流源电压源相互转换、功率保持、无极电压采样等难题，可根据需要调节输入输出功率同步变化，实现了恒功率变换，通过H桥开关的PWM开关，解决了直流电流电压换向与控制问题。克服了继电器换向的触点打弧，换向频率，工作电流电压不可控的问题，解决了负电压计算问题、换向与调节同步问题、直流电压换向采样与交流电压直接采样的问题。给磁控溅射行业镀材及时还原、直流电机带载正反转动，电磁场极性不定期互换，不定期调节等领域提供电源。

主权项

双向可调直流电源，其特征在于：至少包括输入直流电源、恒功率变换装置、H型换向桥、电流传感器、桥式换向电压采样电路、负载、H桥开关控制器这七部分级联组成；电流传感器作为电流检测，桥式换向电压采样电路作为换向电压检测；输入直流电源分为直流电压源或直流电流源；输入直流电源与H型换向桥，分别连接在恒功率变换装置的输入或输出端；由输出类型决定输入直流电源的类型，当需要输出为电压源时，输入直流电源为直流电流源，电流源的输出与恒功率变换装置的输入端并联，恒功率变换装置的输出端与H型换向桥输入端并联，H桥输出端与负载并联；当需要输出为电流源时，输入电源为直流电压源，电压源的输出与恒功率变换装置的输入端并联，恒功率变换装置的输出端与H型换向桥输入端并联，H桥输出端与负载并联；桥式换向电压采样电路与输出负载并联；恒功率变换装置为一个或由多个恒功率变换单元级联构成的，每个单元包括1个二极管，1个电感器，1个第一电容器，1个第二电容器，1个电阻器；二极管与电感器串联，电阻器与第一电容器串联后与二极管并联，电感器不连接二极管的另一端与二极管不连接电感的另一端之间与第二电容器并联，构成恒功率变换装置的一个单元，二极管的两端是本单元的输入端，第二电容器的两端是本单元的输出端；相邻两个单元是级联的，也就是前面单元的输出与后面单元的输入并联；多个单元按照同样的结构级联成恒功率变换装置；输入电源的输出与恒功率变换装置的二极管并联，输出电源的输入与恒功率变换装置的第二电容器并联；H型换向桥是由4个开关S1、S2、S3、S4与4个快速二极管D1、D2、D3、D4组成，2个开关S2、S4是主功率开关，2个开关S1、S3是辅助功率开关，S2主功率开关的输出极与S1开关的输入极相连，主功率开关S2的输入极与辅助开关S1的输出极并联在恒功率变换装置的输出端上，这2个开关连接的电路叫左桥臂，左桥臂的公共接点与负载的一端连接，主开关S4与辅助开关S3按左桥臂的组合方法形成右桥臂且与左桥臂并联，右桥臂的公共点接负载的另一端；H桥左右桥臂接在恒功率变换装置输出正端的叫H桥的上臂，接在恒功率变换装置输出负端的叫H桥的下臂，左桥臂上臂与右桥臂上臂的开关为主功率开关，左桥臂与右桥臂下臂的开关是辅助功率开关；在H型桥的4个开关S1、S2、S3、S4上分别并联一个快速二极管D1、D2、D3、D4，4个开关S1、S2、S3、S4上的控制端分别是：G1、G2、G3、G4；H桥开关控制器包括：基准源取绝对值电路、电流采样取绝对值电路、电压采样取绝对值电路、电流误差放大电路、电压误差放大电路、PWM发生电路、H桥开关换向选通电路、PWM放大电路和H桥驱动隔离放大电路9部分；基准源取绝对值电路：包括输入端in1，输出端out1；电流采样取绝对值电路：包括输入端in2，输出端out2；电压采样取绝对值电路：包括输入端in3，输出端out3；电流误差放大电路：包括同相输入端in+，反相输入端in‑，输出端out‑C；电压误差放大电路：包括同相输入端in+，反相输入端in‑，输出端out‑V；PWM发生电路：包括同相输入端in+，输出端PWM‑out；H桥开关换向选通电路：换向输入端in+/in+，正向选通开启输出端out+，负向选通开启输出端out‑；PWM放大电路包括输入和输出端；三个输入端分别是PWM输入端、PWM放大电路正输入端和PWM放大电路负输入端；输出端分别是：PWM1、PWM2、PWM3、PWM4；H桥驱动隔离放大电路：包括隔离放大输入端DRV‑i1、DRV‑i2、DRV‑i3和DRV‑i4，隔离放大输出端为DRV01、DRV02、DRV03和DRV04；外部基准源的输出与基准源取绝对值电路的输入端in1连接，输出out1端与电流误差放大电路的同相输入端in+连接；电流传感器的输出与电流采样取绝对值电路的输入端in2连接，电流采样取绝对值电路的输出端out2与电流误差放大电路的反相输入端in‑连接；电流误差放大电路的输出端out‑C与电压误差放大电路的同相输入端in+连接；电压采样电路的输出端与电压采样取绝对值电路的输入端in3连接，电压采样取绝对值电路的输出端out3与电压误差放大电路的反相输入端in‑连接，电压误差放大电路的输出端out‑V与PWM发生电路的同相输入端in+连接；PWM发生电路输出端PWM‑out连接PWM放大电路的PWM输入端；H型换向桥开关选通电路的换向输入端in+/in+，端与外部基准源输出端连接，选通电路正向开启输出端out+与PWM放大电路正输入端连接，选通电路负向开启输出端out‑与PWM放大电路负输入端连接；PWM放大输出端PWM1、PWM2、PWM3、PWM4分别与H桥驱动隔离放大电路输入端DRV‑i1、DRV‑i2、DRV‑i3、DRV‑i4连接，隔离放大输出端DRV01、DRV02、DRV03、DRV04分别与H桥开关的控制端G1、G2、G3、G4连接；换向电源桥式电压采样电路包含有4组电阻器，其中有2组电阻器阻值相等且串联，串联的公共端与控制器的供电电源的电源地相连，另外两端与输出电源的输出端并联，另外2组电阻器阻值不相等但也要串联，串联的公共端与电压采样绝对值变换器的同相输入端连接；另外两端与输出电源的输出端并联。