[发明专利]一种高稳定度直流电流源及控制系统

说明书

本发明提供一种高稳定度直流电流源及控制系统，直流电流源包括数字外环控制和模拟内环控制两个部分，加上独立的辅助电源稳定度调整控制环路，保证了直流电源的稳定度；数字外环由高性能嵌入式控制器与AD/DA器件构成智能控制环路，快速调节电流稳态输出；模拟内环由硬件PI调节器构成电流串联负反馈电路，抑制干扰并提高输出电流精度。辅助电源输出电压自动补偿系统可消除压控恒流源输出电流的漂移。直流电流源输出采用直流稳压扩流电路及功率放大电路实现满足要求的大功率输出。该电流源输出稳定度可达到50ppm/min，输出达到10A，带负载能力强，适合于检定直流校验仪等要求高稳定性直流电流源的场合。

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别是涉及一种高稳定度直流电流源及控制系统。

背景技术

直流电流源作为直流电源的一个分支，用于提供稳定可靠的直流负载电流，被广泛地应用在工程技术、科研部门和计量检测中，具有很强的实用价值。高性能直流电源是直流互感器校验仪溯源的核心组件，需要满足精度高、稳定度高及纹波系数小等要求；目前国内外已有各种型号的直流电源，但在直流校验仪溯源领域中对直流电源的稳定度和可靠性提出越来越高的要求，目前高稳定度直流电源多为国外垄断，价格高昂，国内外在商用恒流源还存在各种应用方面的问题，在输出电流范围、长期稳定性以及纹波系数等方面很难全面满足直流校验仪的溯源要求。本发明主要解决国产直流电流源的稳定度不足以及国外同类产品价格过高的问题，提出一种稳定性优于50ppm/min、输出电流达10A的应用于直流校验仪整体校准的直流电流源解决方案。

高精度程控直流源在直流电源市场的占有率逐步提升，国内厂商生产的直流电流源一般输出范围窄、稳定度较差，主要适用于一些要求不高的用户，难以满足直流校验仪整体检定系统的电源稳定性以及输出范围要求。高稳定度的国外高端直流电源，价格昂贵，性价比不高，不适于国内的普及使用。比如，意大利都灵理工大学提出过一种用于高场铯频率标准磁体系统的10A恒流源，其稳定度仅达到10-4/min量级；韩国标准与科学研究院提出过一种基于核磁共振原理的直流恒流源，该恒流源用于低场质子旋磁比测量系统，虽然其稳定度达到10ppm/min，但输出电流最大仅为1A，并且造价十分昂贵。

发明内容

基于上述原因，本发明提出一种高稳定度直流电流源及控制系统。以解决国产直流电流源的稳定度不足以及国外同类产品价格过高的问题。特别是设计一款稳定度优于50ppm/min，输出电流达到10A、且价格合适的直流电流源，可以大大降低值直流校验仪整体检定装置后续数据采样和同步处理要求，从而简化直流校验仪整体检定装置的复杂程度。

本发明第一方面提供一种高稳定度直流电流源，包括：辅助电源模块、数字外循环模块及模拟内循环控制模块；所述辅助电源模块分别与所述数字外循环模块及所述模拟内循环控制模块电连接；所述数字外循环模块与所述模拟内循环控制模块电连接；

所述辅助电源模块包括：稳压扩流电路及调整管压降控制电路；所述稳压扩流电路与所述调整管压降控制电路电连接；

所述数字外循环模块包括：通信接口、嵌入式处理器、数模转换电路及模数转换电路；所述通信接口与所述嵌入式处理器电连接，所述嵌入式处理器与所述模数转换电路连接，所述模数转换电路与所述嵌入式处理器连接；所述调整管压降控制电路与所述嵌入式处理器电连接；

所述模拟内循环控制模块包括：量程切换电路、V/I转换电路、功率输出电路及调理电路；所述数模转换电路与所述量程切换电路电连接，所述量程切换电路与所述V/I转换电路电连接，所述V/I转换电路与所述功率输出电路及调理电路电连接，所述功率输出电路及调理电路与所述调理电路电连接；所述调整管压降控制电路与所述量程切换电路电连接。

进一步地，所述辅助电源模块包括：

所述辅助电源模块，用于将220V交流电压通过整流、滤波及稳压后为所述高稳定度直流电流源提供稳定的电压。