[发明专利]一种全数字恒压恒流四象限电源

说明书

技术领域

本发明涉及一种电源，特别涉及一种全数字恒压恒流四象限电源。

背景技术

在所有的研究、设计、开发和生产应用过程中，都需要提供电源的设备；在半导体验证和表征领域中，不仅需要电源设备能够进行恒压或者恒流输出，还需要能够通过检测设备所消耗的电压和电流来表征设备行为、或者测试其工作是否正常，这就要求电源设备具备四象限运行的功能，以便对受试的电气组件或半导体设备进行IV特性扫描。对于这些需求，传统的可编程电源就难以满足。因为传统的可编程电源基本分为开关电源和线性电源两种，开关电源的开关噪声极大，输出的纹波也不理想，而且开关电源无法四象限运行，即只能输出功率不能吸收功率；线性电源虽然没有开关噪声，并且输出纹波也小，但基本都采用硬件闭环控制的架构，控制参数固定，无法应对复杂多变的负载，不够灵活。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种全数字恒压恒流四象限电源。

一种全数字恒压恒流四象限电源，输出给定与控制单元、数模转换单元、功率放大单元和输出反馈单元，所述输出给定与控制单元、数模转换单元、功率放大单元依次相连，该输出反馈电路包括电流反馈电路和电压反馈电路，功率放大单元的输出端设有电阻，所述电流反馈电路与该电阻的输入、输出端分别相连，所述电压反馈电路与该电阻的输出端相连，所述电流反馈电路与电压反馈电路输出端均分别连接至输出给定与控制单元。

优选地，所述输出给定与控制单元内设有自适应闭环控制算法。

优选地，电压反馈电路包括仪表放大器、差分运放器和模数转换器，其中仪表放大器的输入端与电阻输出端相连，仪表放大器的输出端与模数转换器相连。

进一步地，电流反馈电路包括仪表放大器、差分运放器和模数转换器，其中仪表放大器的输入端与电阻的输入、输出端分别相连，仪表放大器的输出端与模数转换器相连。

优选地，所述数模转换单元包括数字模拟转换器、精密运放器和输出放大器，所述数字模拟转换器的输入端与输出给定与控制单元相连，输出端与输出放大器相连，所述精密运放器有两个，分别连接至数字模拟转换器的参考电压输入引脚上。

更进一步优选地，所述功率放大电路包括三极管，其两个输入端，一个与数模转换单元的输出端相连，一路连接电阻R433和电阻R434。

更进一步地，所述电阻R433的阻值为10K欧，所述电阻R433的阻值为20K欧。

本发明所述一种全数字恒压恒流四象限电源，将电源输出端的电流电压反馈至输入端的输出给定与控制单元中进行比较分析，经过输出给定与控制单元内的自适应闭环控制算法的对输入电流电压进行调整控制后，经功率放大单元后进行功率放大输出，输出具有波形稳定的优点，纹波和噪声低至1.5mV，电压分辨率可达10uV，电流分辨率可达10pA，由于采用了自适应闭环控制算法，在恒压或者恒流输出时，输出电压或者电流具有极小的负载调整率，可以满足高精度、快速响应等测试测量应用场合。

附图说明

图1是实施例1所述四象限电源的连接结构示意图。

图2是实施例2的电路连接结构示意图。

图3 是实施例2的数模转换单元电路图。

图4是实施例2的 功率放大单元电路图。

图5是实施例2的 输出反馈单元电路图。

具体实施方式

实施例1。

一种全数字恒压恒流四象限电源，输出给定与控制单元、数模转换单元、功率放大单元和输出反馈单元，所述输出给定与控制单元、数模转换单元、功率放大单元依次相连，该输出反馈电路包括电流反馈电路和电压反馈电路，功率放大单元的输出端设有电阻，所述电流反馈电路与该电阻的输入、输出端分别相连，所述电压反馈电路与该电阻的输出端相连，所述电流反馈电路与电压反馈电路输出端均分别连接至输出给定与控制单元。所述输出给定与控制单元内设有自适应闭环控制算法。

工作时，电源输入通过输出给定与控制单元，经调整后通过数模转化单元，将数字信号转化成模拟信号，然后经过功率放大单元放大后输出，输出反馈电路将获取到的功率放大单元的输出端的电阻的电流与电压情况输出给定与控制单元，由给定与控制单元结合输出反馈单元反馈的输出值，经给定与控制单元中的自适应闭环控制算法进行调整，发出下一控制周期的控制指令。

实施例2。

本实施例是实施例1所述四象限电源的其中一种具体实现方式。