【摘 要】
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幅值和频率可调节的交流大电流源在半导体功率器件及电缆导体交流等效电阻测试领域具有广泛的应用和市场需求,因此这类电源的研发具有重要工程价值。采用线性功率放大器件的交
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幅值和频率可调节的交流大电流源在半导体功率器件及电缆导体交流等效电阻测试领域具有广泛的应用和市场需求,因此这类电源的研发具有重要工程价值。采用线性功率放大器件的交流大电流源具有高精度、高稳定度的优点,但受目前器件研发水平的限制,采用单一线性功率放大器件无法获得幅值大于40A的交流大电流,探索合适的多管并联电路拓扑结构是解决单一线性功率放大器输出能力限制的有效途径。 本文以线性功率放大器Apex PA50为核心,提出了两种多管并联拓扑结构设计方案,并采用仿真和实验两种技术手段研究了两种多管并联电路拓扑结构设计方案的可行性。 多管并联电路拓扑结构设计方案一是功率运算放大器的主、从并联扩流。该方案属于一种基于功率运放主、从并联的电流互感器采样型电压控制电流源电路;结合电流互感器采样与运放主、从并联二者的优点实现并联扩流的目的。本文首先通过Multisim软件对并联电路拓扑方案一的设计原理进行了仿真验证,对该方案电流源输出端直流偏置过大的问题进行了分析推导,并设计了偏置调整电路以消除电路输出端的直流偏置,使得该设计方案有着良好的大电流仿真效果。但实验研究发现,多管并联电路拓扑结构设计方案一实际输出能力并不像仿真效果那样理想。 多管并联电路拓扑结构设计方案二是功率运算放大器的耦合型并联扩流。该方案利用隔离变压器实现并联运放间的电气隔离与能量传递,用以规避运放直接并联所存在的压差回流缺陷。本文对该设计方案进行了模型的建立与等效电路的推导,从原理上证明了方案的可行性,最后针对该方案搭建了电流源样机测试电路输出性能。实验表明,采用隔离变压器的耦合型并联电流源电路的输出电流具有良好的线性度,可靠的稳定度以及较低的波形失真度,该方案可作为交流大电流源的设计思路,具有进一步深入研究的价值。
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