壓電陶瓷變壓器諧振頻率跟蹤電路制造技術

本發明專利技術公開了一種壓電陶瓷變壓器諧振頻率跟蹤電路，包括，壓電陶瓷，與一諧振電感的一端連接；一電流開關，與諧振電感的另一端連接，用于將電源輸入的直流電壓轉換成高頻脈沖電流，其中，一采樣電路，用于對壓電陶瓷的輸入信號或輸出信號進行采樣；一鎖相環電路與所述采樣電路的輸出端連接，用于校正采樣的所述信號，并將校正后的信號作為反饋信號輸出給所述電流開關，以控制所述電流開關輸出的脈沖電流頻率。本發明專利技術壓電陶瓷變壓器諧振頻率跟蹤電路，消除了壓電陶瓷變壓器的諧振頻率隨工作溫度和輸出負載變化而造成傳輸效率下降的問題，同時，能夠使得驅動頻率的相位鎖定在105～110度之間，有利于保護壓電陶瓷變壓器不易損壞。

【技術實現步驟摘要】
壓電陶瓷變壓器諧振頻率跟蹤電路
本專利技術涉及一種壓電陶瓷變壓器諧振頻率補償電路，尤其涉及一種壓電陶瓷變壓器諧振頻率跟蹤電路。
技術介紹
壓電陶瓷變壓器是利用壓電陶瓷的壓電效應來實現電能的變換，壓電陶瓷變壓器具有體積小、傳輸功率大、效率高的優點。壓電陶瓷變壓器具有如下特性：溫度升高，固有諧振頻率升高；負載增大，固有諧振頻率升高。壓電陶瓷變壓器最佳工作狀態一方面要保證驅動頻率等于壓電陶瓷的固有諧振頻率，另一方面還要保證移相角度為105～110度之間。為了能夠讓壓變陶瓷發揮出上述優點，就必須保證壓電陶瓷變壓器工作在諧振狀態，即壓電陶瓷變壓器的輸入電壓頻率與固有諧振頻率相等。但是由于負載的變化，系統發熱等因素的影響，使壓電陶瓷變壓器的固有頻率發生變化，導致壓電陶瓷變壓器的傳輸功率和效率降低。為了保證壓電陶瓷變壓器一直工作在固有諧振頻率上，就必須保證壓電陶瓷變壓器輸入電壓頻率能夠跟蹤固有諧振頻率。現有的第一種方法是溫度補償法，通過在諧振回路里串聯負溫度系數的電容來補償壓電陶瓷變壓器因溫度升高導致的固有諧振頻率上升，原理是溫度升高，諧振電容減小，諧振頻率升高，達到諧振頻率與陶瓷變壓器固有頻率諧振頻率相等的目的。這種方法需要增加負溫度系數的電容，電路結構簡單，但是這種方法由于諧振電感和諧振電容的誤差較大，而壓電陶瓷變壓器的Q值很高，對驅動頻率的精度要求也很高，所以對諧振電感、諧振電容的篩選也要求很嚴格，在生產上需要增加工序，也增加了成本，而且這種方面諧振電路頻率的一致性很差，影響良率。現有的第二種方法是頻率自動控制法，這種方法也是通過鎖相環的方法對頻率和相位進行跟蹤，這種方法鎖相范圍很寬，但是這種方法相位跟蹤精度很差，只能大致跟蹤壓電陶瓷變壓器的諧振頻率，使諧振頻率在壓電陶瓷變壓器的固有諧振頻率附近擺動，不能使陶瓷變壓器的移相角度固定在105-110度之間，而且當壓電陶瓷變壓器移相等于90度的時候容易損壞陶瓷變壓器。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種壓電陶瓷變壓器諧振頻率跟蹤電路，用于解決現有的壓電陶瓷變壓器在工作過程中由于溫度升高，使得其固有諧振頻率升高，并進一步導致壓電陶瓷變壓器的傳輸功率和效率降低的問題。本專利技術一種壓電陶瓷變壓器諧振頻率跟蹤電路，包括，壓電陶瓷，與一諧振電感的一端連接；一電流開關，與諧振電感的另一端連接，用于將電源輸入的直流電壓轉換成高頻脈沖電流，其中，一采樣電路，用于對壓電陶瓷的輸入信號或輸出信號進行采樣；一鎖相環電路與所述采樣電路的輸出端連接，用于校正采樣的所述信號，并將校正后的信號作為反饋信號輸出給所述電流開關，以控制所述電流開關輸出的脈沖電流頻率。本專利技術一種壓電陶瓷變壓器諧振頻率跟蹤電路的一實施例，其中，所述鎖相環電路通過一柵極驅動器與所述電流開關連接，所述柵極驅動器還與一控制電路連接，所述控制電路用于控制電流開關輸出的脈沖電流的寬度，所述柵極驅動器能夠將所述控制電路輸入的信號進行放大，并將所述鎖相環電路輸出的所述經校正后的所述輸入信號或輸出信號進行放大，以驅動所述電流開關。本專利技術一種壓電陶瓷變壓器諧振頻率跟蹤電路的一實施例，其中，電流開關的電路結構具體包括：電流開關的輸入端連接第一功率MOS管和第二功率MOS管的柵極，第一功率MOS管的源極接電源VDD極，所述第一功率MOS管的漏極接第二功率MOS管的漏極和電流開關的輸出端，第二功率MOS管的源極接接過流保護采樣電阻，過流保護采樣電阻的另一端接地。本專利技術一種壓電陶瓷變壓器諧振頻率跟蹤電路的一實施例，其中，采樣電路的電路結構包括：采樣電路的輸入端連接第八電阻，第八電阻的另一端連接第九電阻和第三運算放大器的正向輸入端，第九電阻的另一端接地，第三運算放大器的反相輸入端連接參考電壓源的正極，參考電壓源的負極接地，第三運算放大器的輸出端連接光耦的發光二極管陽極，發光二極管陰極接地，光耦的光電三極管發射極接地，集電極接采樣電路的輸出端。本專利技術一種壓電陶瓷變壓器諧振頻率跟蹤電路的一實施例，其中，還包括一檢測電感，與所述諧振電感用互感耦合，用于檢測諧振回路的輸入電壓信號，并傳送給采樣電路；所述采樣電路的采樣輸入端與所述檢測電感連接。本專利技術一種壓電陶瓷變壓器諧振頻率跟蹤電路的一實施例，其中，所述鎖相環電路的結構包括：一鑒相器，其輸入端與所述采樣電路的輸出端連接；一環路濾波器，其輸入端與所述鑒相器的輸出端連接；一壓控振蕩器，其輸入端與所述環路濾波器的輸出端連接，其輸出端同時連接柵極驅動器的反饋輸入端和鑒相器的反饋輸入端；一移相電路，其與所述壓控振蕩器的輸出端連接，所述移相電路的輸出端所述鑒相器的反饋輸入端連接，所述移相電路用于對壓控振蕩器輸出的反饋信號進行移相。本專利技術一種壓電陶瓷變壓器諧振頻率跟蹤電路的一實施例，其中，鑒相器的電路結構包括：所述鑒相器的第一輸入端連接第一MOS管和第二MOS管的柵極，第一MOS管的源極連接電源VDD極，第二MOS管的源極連接電源VSS極，第二MOS管的漏極分別與第一MOS管的漏極、第三MOS管柵極、第四MOS管的柵極、第五MOS管的漏極和第六MOS管的漏極連接；所述鑒相器的第二輸入端連接第七MOS管、第八MOS管和第六MOS管的柵極，第七MOS管的源極接電源VDD極，第八MOS管的源極接電源VSS極，第七MOS管的漏極連接第八MOS管的漏極、連接第五MOS管的柵極、第九MOS管的柵極和第四MOS管的源極，第九MOS管的源極接電源VDD極，第九MOS管的漏極連接第三MOS管的漏極，第三MOS管的源極連接第四MOS管的漏極、第五MOS管的源極、第六MOS管的源極、第十MOS管的柵極和第十一MOS管的柵極，第十MOS管的源極連接電源VDD極，第十一MOS管的源極連接電源VSS極，第十MOS管的漏極連接第十一MOS管的漏極和所述鑒相器的輸出端。本專利技術一種壓電陶瓷變壓器諧振頻率跟蹤電路的一實施例，其中，壓控振蕩器的電路結構包括：所述壓控振蕩器的輸入端連接第十二MOS管的柵極，第十二MOS管的源極連接第一電阻，第一電阻的另一端接地；第十三MOS管的漏極連接第十二MOS管的漏極，第十三MOS管的柵極連接其漏極以及第十五MOS管的柵極，第十三MOS管的源極連接第十四MOS管的漏極，第十四MOS管的柵極連接第十六MOS管的柵極，第十四MOS管的源極連接第十六MOS管的源極和電源VDD極，第十六MOS管的漏極連接第十五MOS管的源極，第十五MOS管的漏極連接第十七MOS管和第十八MOS管的源極；所述壓控振蕩器的使能端連接第一反相器的輸入端，第一反相器的輸出端分別連接第一與非門和第二與非門的一個輸入端，第一與非門的輸出端連接第十七MOS管和第十九MOS管的柵極，第十九MOS管的源極接地，漏極連接第十七MOS管的漏極、第一施密特觸發器的輸入端和第一電容的一端；第二與非門的輸出端連接第十八MOS管、第二十MOS管的柵極，第二十MOS管的源極接地，第二十MOS管的漏極連接第十八MOS管的漏極、第二施密特觸發器的輸入端和第一電容的另一端；第一施密特觸發器的輸出端連接第二反相器的輸入端，第二反相器的輸出端連接第二或非門的一個輸入端，再連接第三與非門的一個輸入端；第二施密特觸發器的輸出端連接第三與非門的另一個輸入端，第三與非門的輸出端連接第一本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種壓電陶瓷變壓器諧振頻率跟蹤電路，包括，壓電陶瓷，與一諧振電感的一端連接；一電流開關，與諧振電感的另一端連接，用于將電源輸入的直流電壓轉換成高頻脈沖電流，其特征在于，一采樣電路，用于對壓電陶瓷的輸入信號或輸出信號進行采樣；一鎖相環電路與所述采樣電路的輸出端連接，用于校正采樣的所述信號，并將校正后的信號作為反饋信號輸出給所述電流開關，以控制所述電流開關輸出的脈沖電流頻率。

【技術特征摘要】
1.一種壓電陶瓷變壓器諧振頻率跟蹤電路，包括，壓電陶瓷，與一諧振電感的一端連接；一電流開關，與諧振電感的另一端連接，用于將電源輸入的直流電壓轉換成高頻脈沖電流，其特征在于，一采樣電路，用于對壓電陶瓷的輸入信號或輸出信號進行采樣；一鎖相環電路，與所述采樣電路的輸出端連接，用于校正采樣電路的輸出信號，并將校正后的信號作為反饋信號輸出給所述電流開關，以控制所述電流開關輸出的脈沖電流頻率；所述鎖相環電路的結構包括：一鑒相器，其輸入端與所述采樣電路的輸出端連接；一環路濾波器，其輸入端與所述鑒相器的輸出端連接；一壓控振蕩器，其輸入端與所述環路濾波器的輸出端連接，其輸出端同時連接所述電流開關的輸入端和一移相電路的輸入端，所述移相電路的輸出端與所述鑒相器的反饋輸入端連接，所述移相電路用于對壓控振蕩器輸出的反饋信號進行移相；其中，所述移相電路的電路結構包括：PWM控制端連接第五電阻，第五電阻的另一端連接第二十一MOS管的柵極和第五電容，第五電容的另一端接地；第二十一MOS管的源極接地，漏極接第六電容，所述第六電容的另一端連接所述移相電路的輸入端，所述移相電路的輸入端同時連接第六電阻，第六電阻的另一端連接第二運算放大器的反相端和第七電阻，第七電阻的另一端連接第二運算放大器的輸出端，第二運算放大器的正相輸入端接地，第二運算放大器輸出端接移相電路的輸出端。2.根據權利要求1所述的跟蹤電路，其特征在于，所述鎖相環電路通過一柵極驅動器與所述電流開關連接，所述柵極驅動器還與一控制電路連接，所述控制電路用于控制電流開關輸出的脈沖電流的寬度，所述柵極驅動器能夠將所述控制電路輸入的信號進行放大，并將所述鎖相環電路輸出的反饋信號進行放大，以驅動所述電流開關。3.根據權利要求1所述的跟蹤電路，其特征在于，電流開關的電路結構具體包括：電流開關的輸入端連接第一功率MOS管和第二功率MOS管的柵極，第一功率MOS管的源極接電源VDD極，所述第一功率MOS管的漏極接第二功率MOS管的漏極和電流開關的輸出端，第二功率MOS管的源極接接過流保護采樣電阻，過流保護采樣電阻的另一端接地。4.根據權利要求1所述的跟蹤電路，其特征在于，采樣電路的電路結構包括：采樣電路的輸入端連接第八電阻，第八電阻的另一端連接第九電阻和第三運算放大器的正向輸入端，第九電阻的另一端接地，第三運算放大器的反相輸入端連接參考電壓源的正極，參考電壓源的負極接地，第三運算放大器的輸出端連接光耦的發光二極管陽極，發光二極管陰極接地，光耦的光電三極管發射極接地，集電極接采樣電路的輸出端。5.根據權利要求1所述的跟蹤電路，其特征在于，還包括一檢測電感，與所述諧振電感用互感耦合，用于檢測諧振回路的輸入電壓信號，并傳送給采樣電路；所述采樣電路的采樣輸入端與所述檢測電感連接。6.根據權利要求1所述的跟蹤電路，其特征在于，鑒相器的電路結構包括：所述鑒相器的第一輸入端連接第一MOS管和第二MOS管的柵極，第一MOS管的源極連接電源VD...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王新成，王立龍，陳華吉，
申請(專利權)人：華潤矽威科技上海有限公司，
類型：發明
國別省市：