一种用于脉冲电流测量的电流传感器电源装置

技术领域

本发明涉及电源系统，具体说是一种用于脉冲电流测量的电流传感器电源装置。

背景技术

在高电压技术、冲击大电流技术以及脉冲功率技术中，常常需要采用脉冲电流传感器测量脉冲大电流。脉冲大电流是很快的一次性暂态量，上升时间非常快，作用时间极短，幅值很大，然后衰减到很小的幅值。目前，在脉冲大电流测量过程中，尤其为了跟踪瞬时上升的电流，采用高功率电源给脉冲电流传感器供电。而在实际测试中，只有在电流陡峭上升瞬间才有很高的功率需求，在大部分的测试时间内，电流处于小电流状态，对供电功率要求不高。这时，一直使用高功率电源就会带来额外的能量浪费。也有利用超级电容作为备用电源，在主电源出故障时，对脉冲电流传感器进行供电，但系统工作时，不断地从超级电容取电，超级电容频繁工作于充放电状态，降低了超级电容的使用寿命。

发明内容

针对上述技术问题，本申请提供了一种能延长使用寿命的用于脉冲电流测量的电流传感器电源装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于脉冲电流测量的电流传感器电源装置，包括脉冲电流传感器和主电源，还包括超级电容辅助电源，所述主电源与所述超级电容辅助电源均通过充放电及保护单元向脉冲电流传感器供电；当测量小电流时，所述主电源向所述脉冲电流传感器供电，且该主电源通过所述充放电及保护单元向所述超级电容辅助电源充电；当测量大电流时，所述超级电容辅助电源放电，并通过所述充放电及保护单元协助主电源一起给所述脉冲电流传感器供电。

作为优选，所述超级电容辅助电源与所述主电源设置在一起或与所述脉冲电流传感器设置在一起。

作为优选，所述超级电容辅助电源采用超级电容阵列。

作为优选，所述超级电容阵列采用数组串联的超级电容组，其中首组超级电容组与所述充放电及保护单元电连接，末组超级电容组与所述脉冲电流传感器电连接，每一组超级电容组由数个并联的超级电容单体构成。

作为优选，所述超级电容阵列通过设置稳压器进行均压保护。

作为优选，所述稳压器为设置在每一组超级电容组中与超级电容单体并联的稳压二极管。

作为优选，所述充放电及保护单元包括二极管和限流电阻，所述主电源依次通过所述二极管和限流电阻向所述超级电容辅助电源充电。

作为优选，所述充放电及保护单元还包括单向隔离电路，所述超级电容辅助电源通过该单向隔离电路协助所述主电源向所述脉冲电流传感器供电。

作为优选，所述单向隔离电路采用隔离二极管。

作为优选，所述主电源采用低功率电源。

从以上技术方案可知，本发明采用主电源+超级电容辅助电源的供电系统，可为脉冲电流传感器提供瞬间大电流，其只在测量脉冲产生时间内，从超级电容取电，由于超级电容阵列功率密度较大，可以以很大的放电电流和功率协助主电源供电，减少超级电容频繁工作于充放电状态，延长了超级电容的使用寿命；并可根据需要存储的能量多少配置并联的超级电容单体数

附图说明

图1是现有脉冲电流信号的波形示意图。

图2是本发明一种优选方式的结构框图。

图3是本发明另一种优选方式的结构框图。

图4是本发明的工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细介绍本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

由于脉冲电流信号一般波形为图1所示形状，信号幅值由零，在短时间内幅值急剧增大，然后急剧减小，上升时间为毫秒级，甚至微秒级。在整个测量时间

作为一种优选方式，如图2，所述超级电容辅助电源与所述主电源设置在一起，即将所述超级电容辅助电源设置在主电源端，从而形成脉冲电流传感器电源装置，其可提供瞬间大电流，不仅可应用于脉冲电流传感器中，还可以应用于需要瞬间大电流供电的装置中作为大电流发生器，具体超级阵列的参数，根据功率需求来设计。作为另外一种优选方式，如图3，所述超级电容辅助电源与所述脉冲电流传感器设置在一起，即超级电容辅助电源设置在脉冲电流传感器的输入端，形成带有辅助电源的脉冲电流传感器。由此，在使用时主电源可选择一般的低功率电源，对主电源没有特殊的要求。

具体来说，所述超级电容辅助电源采用超级电容阵列，如图4，所述超级电容阵列采用数组串联的超级电容组，其中首组超级电容组与所述充放电及保护单元电连接，末组超级电容组与所述脉冲电流传感器电连接，每一组超级电容组由数个并联的超级电容单体构成。作为优选，所述超级电容阵列通过设置稳压器进行均压保护；所述稳压器为设置在每一组超级电容组中与超级电容单体并联的稳压二极管；所述充放电及保护单元包括二极管和限流电阻，所述主电源依次通过所述二极管和限流电阻向所述超级电容辅助电源充电；所述充放电及保护单元还包括单向隔离电路，所述超级电容辅助电源通过该单向隔离电路协助所述主电源向所述脉冲电流传感器供电；所述单向隔离电路采用隔离二极管。由此可见，本发明在主电源的基础上增加一个超级电容辅助电源，主电源输出端串联一个限流电阻，再接超级电容阵列，由超级电容阵列及主电源一起给脉冲电流传感器供电。当被测电流为小电流时，脉冲电流传感器只需要较小的电源电流即可维持，超级电容阵列处于满充状态，超级电容阵列的充电电流与放电电流基本相当，脉冲电流传感器的供电由主电源独立供给。当被测电流超过一定限值时，脉冲电流传感器对主电源的需求加大，超级电容阵列协同主电源给脉冲电流传感器供电。

由于大多数超级电容单体的额定电压范围为2.5V~3.3V，不能满足脉冲电流传感器供电需求。为此，本发明采用多个超级电容单体构成超级电容传感器阵列。超级电容阵列由多个同一型号超级电容单体C

本发明的主电源对超级电容辅助电源充电，并对脉冲电流传感器供电；超级电容辅助电源用于存储能量，以及在测量大电流时协助主电源向脉冲电流传感器供电。充放电及保护电路使用充电限流电阻

测量小电流期间：脉冲电流传感器对电量需求少，主电源通过D11、

由上可知，本发明的脉动电流传感器只在测量脉冲产生时间内从超级电容阵列取电，由于超级电容阵列功率密度较大，可以以很大的放电电流和功率协助主电源供电，减少超级电容频繁工作于充放电状态，延长了超级电容的使用寿命。本发明可采用小功率的主电源和具有较大功率密度的超级电容阵列构成电源系统，其电源体积小，对环境友好，易于维护。