本發(fā)明屬于電源設(shè)計，更具體地，涉及一種基于路徑調(diào)制的復(fù)用高功率電源和控制方法。

背景技術(shù)：

1、高功率電源可將不同形式的電能經(jīng)過整流、升壓和逆變后輸出高電壓和大電流，在靜電除塵、軍工設(shè)備、探測設(shè)備等多個領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，是電能變換的核心環(huán)節(jié)。

2、高功率電源在搭配不同負(fù)載時，所需輸出的電壓電流波形差異很大。如在靜電除塵應(yīng)用中，要求輸出穩(wěn)定直流高壓，電壓等級達(dá)10kv級；在電磁發(fā)射應(yīng)用中，要求輸出10ka級脈沖大電流，則需要將能量從時間尺度上進(jìn)行一定的壓縮從而達(dá)到瞬時功率倍增；在半導(dǎo)體激光器應(yīng)用中，激光器工作在脈沖驅(qū)動模式，脈沖發(fā)射的上升和下降時間決定測量精度，脈沖的峰值功率決定測量范圍，要求輸出大功率連續(xù)方波電流，高質(zhì)量、大功率的脈沖激光器驅(qū)動電路至關(guān)重要。

3、然而，現(xiàn)有常規(guī)電源輸出電流波形單一，在面對復(fù)雜輸入電源、多類型負(fù)載條件下，需采用多套不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電源以滿足復(fù)雜輸出需求，操作復(fù)雜，不利于小型化、便捷化發(fā)展。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種基于路徑調(diào)制的復(fù)用高功率電源，其目的在于，解決現(xiàn)有電源輸出電流波形單一而存在應(yīng)用受限的技術(shù)問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種基于路徑調(diào)制的復(fù)用高功率電源，包括：

3、電壓轉(zhuǎn)換模塊，用于將輸入電壓轉(zhuǎn)化為預(yù)設(shè)幅度的直流電壓信號；

4、開關(guān)調(diào)制模塊，包括：mos管、二極管、電流互感器、電流取樣單元和驅(qū)動單元；所述mos管和二極管反向并聯(lián)，且所述mos管的漏極與所述電壓轉(zhuǎn)換模塊的正極相連，所述mos管的源極與所述電流互感器的輸入端相連；所述mos管的柵極與所述驅(qū)動單元的輸出端相連；所述電流互感器的輸出端與所述電流取樣單元的輸入端相連，所述電流取樣單元的輸出端與所述驅(qū)動單元的輸入端相連；

5、負(fù)載接入模塊，包括：處于不同路徑的第一輸出端和第二輸出端，所述第一輸出端與所述電壓轉(zhuǎn)換模塊的正極相連，用于輸出直流波形，所述第二輸出端與所述電流互感器的輸出端相連，用于輸出脈沖波形或者方波波形。

6、在其中一個實施例中，當(dāng)所述mos管的漏源極電壓vds和柵源極電壓vgs滿足vgs＜vth時，所述mos管工作在截止區(qū)不導(dǎo)通，以使所述第一輸出端輸出直流波形。

7、在其中一個實施例中，當(dāng)所述mos管的漏源極電壓vds和柵源極電壓vgs滿足vgs≥vth且vds<vgs-vth時，所述mos管工作在可變電阻區(qū)，保持漏源極電壓vgs不變則所述mos管等效為閉合開關(guān)，所述第二輸出端輸出脈沖波形。

8、在其中一個實施例中，當(dāng)所述mos管漏源極電壓vds和柵源極電壓vgs滿足vgs≥vth且vds≥vgs-vth時，所述mos管工作在恒流區(qū)，所述電流互感器獲取所述mos管的輸出電流，經(jīng)過所述電流取樣單元和所述驅(qū)動單元的負(fù)反饋調(diào)節(jié)實時調(diào)整柵源極電壓vgs以使所述第二輸出端輸出幅值可調(diào)的直流波形。

9、在其中一個實施例中，所述開關(guān)調(diào)制模塊還用于通過周期性控制柵源極電壓vgs的幅值，以使所述第二輸出端輸出幅值可調(diào)的周期方波波形。

10、在其中一個實施例中，所述電壓轉(zhuǎn)換模塊包括：

11、電壓轉(zhuǎn)化單元，用于將輸入原始強度的直流電壓或交流電壓轉(zhuǎn)化為所述預(yù)設(shè)幅度的直流電壓信號；

12、信號濾波單元，與所述電壓轉(zhuǎn)化單元連接，用于對所述預(yù)設(shè)幅度的電壓信號中的雜波信號進(jìn)行濾除，并傳輸給所述開關(guān)調(diào)制模塊。

13、在其中一個實施例中，所述電壓轉(zhuǎn)化單元包括：

14、ac-dc轉(zhuǎn)化單元，用于連接市電或墻電，以對市電或墻電對應(yīng)的交流電壓進(jìn)行整流從而輸出直流電壓；

15、dc-dc轉(zhuǎn)化單元，與所述ac-dc轉(zhuǎn)化單元連接，用于將ac-dc轉(zhuǎn)化單元輸出的直流電壓轉(zhuǎn)化為所述預(yù)設(shè)幅度的直流電壓信號。

16、在其中一個實施例中，所述ac-dc轉(zhuǎn)化單元包括：交流電源、第一整流橋、電感、穩(wěn)壓電容和第一開關(guān)；

17、所述交流電源與所述第一整流橋相連；所述穩(wěn)壓電容與所述電感串聯(lián)后，與所述第一整流橋并聯(lián)；所述第一開關(guān)的一側(cè)位于所述電感和所述穩(wěn)壓電容之間，另一側(cè)位于所述dc-dc轉(zhuǎn)換單元的輸入端。

18、在其中一個實施例中，所述dc-dc轉(zhuǎn)換單元包括：直流電源、第二開關(guān)、逆變橋、諧振電感、諧振電容、升壓變壓器和第二整流橋；

19、所述直流電源與所述第二開關(guān)串聯(lián)后，與所述逆變橋輸入端相連；

20、所述逆變橋的輸出端與所述諧振電感和所述諧振電容相連，所述諧振電感與所述諧振電容的輸入端和所述升壓變壓器的輸入端相連；

21、所述升壓變壓器的輸出端與所述第二整流橋的輸入端相連。

22、按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種所述基于路徑調(diào)制的復(fù)用高功率電源的控制方法，包括：

23、通過控制所述mos管的漏源極電壓vds和柵源極電壓vgs的差值大小以使所述第一輸出端輸出直流波形，或使所述第二輸出端輸出脈沖波形或者方波波形。

24、總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果：

25、(1)本發(fā)明提供一種基于路徑調(diào)制的復(fù)用高功率電源，包括電壓轉(zhuǎn)換模塊、開關(guān)調(diào)制模塊和負(fù)載接入模塊；其中，開關(guān)調(diào)制模塊中的mos管的漏極與電壓轉(zhuǎn)換模塊的正極相連，mos管的源極與電流互感器的輸入端相連；mos管的柵極與驅(qū)動單元的輸出端相連；電流互感器的輸出端與電流取樣單元的輸入端相連，電流取樣單元的輸出端與驅(qū)動單元的輸入端相連；通過控制mos管的漏源極電壓vds和柵源極電壓vgs的差值大小以調(diào)整開關(guān)調(diào)制模塊的開關(guān)工作模式，進(jìn)而使得與電壓轉(zhuǎn)換模塊的正極相連的負(fù)載接入模塊的第一輸出端輸出直流波形，或使與電流互感器的輸出端相連的負(fù)載接入模塊的第二輸出端輸出脈沖波形或者方波波形，以為不同的負(fù)載供電，也即一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電源可以滿足多種輸出需求；此外，電壓可達(dá)10kv級，電流可達(dá)10ka級，對應(yīng)用于復(fù)雜輸入電源、多類型負(fù)載條件下電源的小型化、集成化具有重要意義。

26、(2)本方案中當(dāng)滿足vgs＜vth時，所述mos管工作在截止區(qū)不導(dǎo)通，以使所述第一輸出端輸出直流波形，此時第一輸出端可以連接所需電流波形為直流的恒定電阻負(fù)載，為其供電。

27、(3)本方案中當(dāng)vgs≥vth且vds<vgs-vth時，所述mos管工作在可變電阻區(qū)，保持漏源極電壓vgs不變則所述mos管等效為閉合開關(guān)，所述第二輸出端輸出脈沖波形，此時第二輸出端可以連接所需電流波形為脈沖波的恒定電阻負(fù)載，為其供電。

28、(4)本方案中當(dāng)vgs≥vth且vds≥vgs-vth時，所述mos管工作在恒流區(qū)，所述電流互感器獲取所述mos管的輸出電流，經(jīng)過所述電流取樣單元和所述驅(qū)動單元的負(fù)反饋調(diào)節(jié)實時調(diào)整柵源極電壓vgs以使所述第二輸出端輸出幅值可調(diào)的直流波形，此時第二輸出端可以連接所需電流波形為方波的可變電阻負(fù)載，為其供電。

29、(5)本方案中通過周期性控制柵源極電壓vgs的幅值，以使所述第二輸出端輸出幅值可調(diào)的周期方波波形，此時第二輸出端可以連接所需電流波形為周期方波的可變電阻負(fù)載，為其供電。

30、(6)本方案中通過電壓轉(zhuǎn)化單元的電壓轉(zhuǎn)化可使復(fù)用高功率電源工作于在不同形式的初級電源工況下，此外，信號濾波單元進(jìn)行冗余信號的濾波，提升復(fù)用高功率電源的工作穩(wěn)定性。

31、(7)本方案中ac-dc轉(zhuǎn)換單元連接市電或墻電并將交流電壓整流，輸出直流電壓；dc-dc轉(zhuǎn)換單元連接ac-dc轉(zhuǎn)換單元輸出的直流電壓或電池等直流電源，輸出幅值可調(diào)的直流電壓，電壓可達(dá)10kv，并施加在所述信號濾波單元的正負(fù)極；可使復(fù)用高功率電源工作于在不同形式的初級電源工況下。

32、(8)本方案中所述ac-dc轉(zhuǎn)化單元包括：交流電源、第一整流橋、電感、穩(wěn)壓電容和第一開關(guān)；如此設(shè)計，其好處是可將市電或墻電進(jìn)行整流，輸出直流電壓，用于所述dc-dc轉(zhuǎn)換單元輸入電壓。

33、(9)本方案中所述dc-dc轉(zhuǎn)換單元包括：直流電源、第二開關(guān)、逆變橋、諧振電感、諧振電容、升壓變壓器和第二整流橋；如此設(shè)計，其好處是可將所述ac-dc轉(zhuǎn)換單元輸出的直流電壓或電池等直流電源轉(zhuǎn)換成負(fù)載所需幅值的直流電壓，電壓可達(dá)10kv級。