一种大电压大电流输出电路的制作方法

本发明涉及电力电子，具体涉及一种大电压大电流输出电路。

背景技术：

1、在电网场景应用中，将小信号电压和电流放大为大信号电压和电流是一个常见的需求。传统的放大方法通常采用三极管或mos管等有源器件来实现信号放大。然而，这些方法存在一些固有的局限性，影响了放大性能和效率。

2、三极管和mos管作为有源器件，本身具有频率响应的限制。当输入信号的频率较高时，这些器件的增益会出现明显下降，导致放大性能变差，无法满足高频应用的要求。此外，三极管和mos管是非线性器件，在放大过程中会引入非线性失真，使输出信号产生失真，影响信号的质量和准确性。

3、除了性能方面的局限性，采用有源器件进行放大还存在功耗较大、效率较低的问题。有源器件在工作时需要消耗一定的电力，导致整个放大电路的功耗增加，降低了系统的能效。

4、为了克服上述问题，一些方案提出采用变压器作为放大器件。变压器属于无源器件，不受频率响应的限制，且不会引入非线性失真，能够提供更好的放大性能。然而，单独采用变压器进行放大也存在一定的不足之处。变压器的放大倍数通常是固定的，调节灵活性不够，难以实现对放大倍数的精确控制，无法满足不同应用场景的需求。

5、综上所述，传统的放大方法在电网场景应用中存在一些局限性，如频率响应限制、非线性失真、功耗较大等问题。采用变压器进行放大虽然能够克服部分问题，但调节灵活性不足，难以实现精确控制。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种大电压大电流输出电路，以解决现有技术中小信号输出大电压、大电流时易失真，放大倍数控制不精确的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种大电压大电流输出电路，包括信号源、大电压输出单元和大电流输出单元；所述信号源用于输出第一路信号和第二路信号；所述大电压输出单元的输入端连接所述信号源的第一路输出端，用于将所述第一路信号转换为大电压输出；所述大电流输出单元的输入端连接所述信号源的第二路输出端，用于将所述第二路信号转换为大电流输出。

4、该电路通过将信号源分为两路输出，分别连接大电压输出单元和大电流输出单元，实现了大电压和大电流输出的独立控制，避免了相互影响，提高了输出精度和稳定性。

5、优选地，所述大电压输出为30-100v，所述大电流输出为5-20a。

6、明确了该电路的输出性能指标，30-100v的大电压输出和5-20a的大电流输出能够满足多种应用场景的需求，如工业控制、电力电子等领域。

7、优选地，所述信号源为dac芯片，更优选为dac81408芯片。

8、指定了信号源的具体型号，dac81408芯片是一款高精度、低噪声的dac芯片，能够提供稳定可靠的信号输出，保证了整个电路的性能。

9、优选地，所述第一路信号和第二路信号均为0-5v的小信号。

10、明确了信号源输出的信号范围，0-5v的小信号与常见的信号处理电路兼容，具有良好的通用性，便于与其他电路连接和集成。

11、优选地，所述大电压输出单元包括电压跟随器和第一变压器；所述电压跟随器的输入端连接所述信号源的第一路输出端，所述第一变压器的初级绕组连接所述电压跟随器的输出端，次级绕组用于输出所述大电压。

12、详细描述了大电压输出单元的电路结构，电压跟随器用于隔离信号源和第一变压器，避免了源端负载效应，变压器用于实现电压的放大，两者配合实现了稳定可靠的大电压输出。

13、优选地，所述第一变压器的变比为3-10：50-200，初级绕组的输入电压为0-10v，次级绕组的输出电压为0-200v。

14、给出了变压器的具体参数，变比为3-10：50-200，初级绕组的输入电压为0-10v，与信号源的输出相匹配，次级绕组的输出电压为0-200v，可得到所需的30-100v大电压输出。

15、优选地，所述大电流输出单元包括放大单元、变压器和内阻；所述放大单元的输入端连接所述信号源的第二路输出端，所述第二变压器的初级绕组连接所述放大单元的输出端，所述内阻连接所述第二变压器的次级绕组。

16、详细描述了大电流输出单元的电路结构，放大单元用于将小信号放大到合适的幅度，第二变压器用于实现电压到电流的转换，内阻用于限流和电流检测，三者配合实现了稳定可靠的大电流输出。

17、优选地，所述放大单元包括依次连接的运算放大器和功率放大器，所述运算放大器的放大倍数为1-5倍，所述功率放大器的放大倍数为1-5倍，两者级联后的总放大倍数为1-25倍。

18、详细描述了放大单元的电路结构和放大倍数，运算放大器和功率放大器依次连接，分别提供1-5倍的放大，总放大倍数为1-25倍，能够将0-5v的小信号放大到0-125v，满足第二变压器初级绕组的输入需求。

19、优选地，所述第二变压器的变比为10-50：1，初级绕组的输入电压为0-50v，次级绕组的输出电压为0-2.5v；所述内阻的阻值为10-100mω，用于将0-2.5v的电压转换为0-20a的电流输出。

20、给出了第二变压器和内阻的具体参数，第二变压器的变比为10-50：1，初级绕组的输入电压为0-50v，与放大单元的输出相匹配，次级绕组的输出电压为0-2.5v；内阻的阻值为10-100mω，根据欧姆定律，可以将0-2.5v的电压转换为0-20a的电流输出，实现了所需的大电流输出。

21、本发明的有益效果在于：

22、该大电压大电流输出电路将大电压输出和大电流输出集成在一个电路中，具有结构简单、成本低、效率高的优点。通过采用变压器作为放大器件，避免了传统有源器件可能存在的频率响应限制和非线性失真问题，提高了放大性能的稳定性和可靠性。

23、电路采用多级放大的架构，利用运算放大器和功率放大器对输入信号进行逐级放大，然后通过变压器和内阻实现电压电流转换，实现了对输出电压和电流的精确控制。与单独采用变压器进行放大的方案相比，该电路的调节灵活性更强，能够满足不同应用场景对输出电压和电流的要求。

24、在输出性能方面，该电路的大电压输出可达到30-100v，大电流输出可达到0-20a，能够满足高电压和大功率负载的需求，如工业控制、电力电子等领域的应用。

25、该电路的输入信号为0-5v的小信号，与常见的信号处理电路兼容，具有良好的通用性和适用性。这使得该电路可以方便地与现有的控制系统和信号源进行连接，简化了系统设计和集成过程。

26、总之，该大电压大电流输出电路提供了一种性能良好、使用灵活的解决方案。它集成了大电压输出和大电流输出，采用变压器实现放大，避免了有源器件的局限性。多级放大架构和精确的电压电流控制能力，使其能够满足各种应用场景的需求。同时，小信号输入的特点使其具有很好的通用性和适用性。该电路在工业控制、电力电子等领域具有应用价值，为实现高效、可靠的大功率供电提供了一种选择。

技术特征：

1.一种大电压大电流输出电路，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的大电压大电流输出电路，其特征在于，所述大电压输出为30-100v。

3.根据权利要求1所述的大电压大电流输出电路，其特征在于，所述大电流输出为5-20a。

4.根据权利要求1所述的大电压大电流输出电路，其特征在于，所述信号源为dac芯片。

5.根据权利要求1所述的大电压大电流输出电路，其特征在于，所述第一路信号和第二路信号均为0-5v的小信号。

6.根据权利要求1所述的大电压大电流输出电路，其特征在于，所述大电压输出单元包括：

7.根据权利要求6所述的大电压大电流输出电路，其特征在于，所述第一变压器的变比为3-10：50-200，初级绕组的输入电压为0-5v，次级绕组的输出电压为0-200v。

8.根据权利要求1所述的大电压大电流输出电路，其特征在于，所述大电流输出单元包括：

9.根据权利要求8所述的大电压大电流输出电路，其特征在于，所述放大单元包括依次连接的运算放大器和功率放大器，所述运算放大器的放大倍数为1-5倍，所述功率放大器的放大倍数为1-5倍，两者级联后的总放大倍数为1-25倍。

10.根据权利要求8所述的大电压大电流输出电路，其特征在于，所述第二变压器的变比为10-50：1，初级绕组的输入电压为0-50v，次级绕组的输出电压为0-2.5v；所述内阻的阻值为10-100mω，用于将0-2.5v的电压转换为0-20a的电流输出。

技术总结本发明公开了一种大电压大电流输出电路，旨在解决现有技术中小信号放大过程中存在的失真问题以及大电压大电流输出调节不灵活的问题。本发明提出的技术方案为：一种大电压大电流输出电路，包括，信号源，用于输出第一路信号和第二路信号；大电压输出单元，其输入端连接所述信号源的第一路输出端，用于将所述第一路信号转换为大电压输出；大电流输出单元，其输入端连接所述信号源的第二路输出端，用于将所述第二路信号转换为大电流输出。该电路采用了拓扑结构和参数设计，克服了小信号放大过程中的失真问题，实现了大电压和大电流的独立调节。技术研发人员：冷春田,靳环,肖潇,张伟受保护的技术使用者：上海宏力达信息技术股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/26