一種LC諧振頻率搜索電路及搜索方法技術

本發明專利技術公開了一種LC諧振頻率搜索電路，包括調幅檢波器的輸出連接數據采集和記錄電路，數據采集和記錄電路的輸出連接比較、判決和控制電路，比較、判決和控制電路的輸出同時連接可編程頻率合成器、數據采集和記錄電路?？删幊填l率合成器的輸出連接柵極驅動器，柵極驅動器的輸出連接電流開關，電流開關的輸出連接諧振電容的一端，諧振電容的另一端連接諧振電感的一端和調幅檢波器的輸入，諧振電感的另一端連接電流開關。諧振電感經由空間電磁場與電感耦合，耦合電感連接到等效阻抗。本裝置使電磁感應式能量傳輸用諧振LC驅動電路的生產實現了L、C參數的無調整化，能量轉換效率始終處于最高狀態，并且可以減少其隨溫度的變化。

【技術實現步驟摘要】
一種LC諧振頻率搜索電路及搜索方法
本專利技術屬于模擬與數字混合信號集成電路
，尤其涉及一種LC諧振頻率搜索電路及搜索方法。
技術介紹
在電磁感應式能量傳輸電路中，電磁波發射線圈必須工作在諧振步驟，這樣才能高效率地傳輸能量。為了保證諧振頻率準確，現有技術主要采取的措施有如下幾種方式：第一種，從現有的商品LC器件中用高精度儀器人工篩選參數基本一致的器件，例如用精密電橋在現有商品LC器件中挑選合格品，使器件參數值的誤差在1％以內，以確保系統諧振頻率誤差在2.5％以內，這種方法常用于實驗室研究和小規模生產。第二種，委托器件廠商生產高精度的專用LC器件，這種方法需要改進現有生產工藝，增加測試設備，成本較高，但利于大規模生產。第三種，在PCB板上預留焊盤和空間，在生產線上用電容串并聯的方法現場匹配，例如用一個正誤差的L與一個負誤差的C組合成一個滿足要求的諧振頻率，或者用調整磁芯位置的方法調整諧振頻率，這種方法需要增加工位，而且降低了生產效率，適于小批量生產。上面常見的三種方案中：方案一雖然簡單易于實現，但目前商品化電容和電感的最高標稱精度只有5％，需要從大量LC器件中篩選合格的器件，還要處理大批量不合格的器件，費時費力，成本太高；方案二需要定做高精度的LC器件，雖然能保證質量，但提高了成品成本，降低了市場競爭力；方案三需要增加流水線上的工位，降低了生產效率，產品一致性差。因此，目前的方案均不適用于克服線路板上的寄生電抗引起的諧振頻率偏移，也不能消除LC參數隨溫度變化引起的諧振頻率偏移，現有技術難以滿足大批量低成本的生產需要。
技術實現思路
本專利技術的目的是把LC的參數容限放寬10倍以上，同時補償線路板上寄生電容和寄生電感對諧振頻率的影響以及LC諧振回路的參數隨溫度變化引起的諧振頻率偏移，從而降低生產成本、簡化生產工序、延長電路的使用壽命。本專利技術公開一種LC諧振頻率搜索電路，其中，包括：諧振回路，設有一電感與一電容串聯連接；調幅檢波器，其輸入端連接在所述諧振回路的電感與電容之間，用于采集振蕩信號并檢出高頻幅度調制載波信號的外包絡；數據采集和記錄電路，用于在不同時間采集所述調幅檢波器輸出的信號幅度并記錄；比較、判決和控制電路，接收并記錄所述數據采集和記錄電路的輸出信號幅度，所述比較、判決和控制電路的輸出端連接一用于產生不同頻率的振蕩信號的可編程頻率合成器以及所述數據采集和記錄電路，所述比較、判決和控制電路不斷改變所述可編程頻率合成器的輸出信號頻率，使所述數據采集和記錄電路輸出新的信號幅度，所述比較、判決和控制電路不斷重復將已記錄信號和所述數據采集和記錄電路輸出的新信號進行電平比較，直至鎖定所述可編程頻率合成器的第一輸出頻率，所述第一輸出頻率使所述諧振回路的振蕩幅度入信號幅度最大；柵極驅動器，根據所述可編程頻率合成器輸出的振蕩信號確定驅動頻率，所述柵極驅動器驅動導通的時間由一控制信號控制；電流開關，其連接直流電壓，用于根據所述柵極驅動器輸出的信號將所述直流電壓轉換成高頻脈沖電流，并將所述高頻脈沖電流輸送給所述諧振回路。上述的自動搜索電路，其中：所述調幅檢波器為包絡檢波電路，用于對幅度調制載波信號進行解調。上述的自動搜索電路，其中：所述數據采集和記錄電路為多路采樣保持器，用于對同一信號源幅度在不同時間分別進行采集并記錄。上述的自動搜索電路，其中：比較、判決和控制電路包括：順序比較器，用于對所述多路采樣保持器多條通路輸出的信號按時間順序相互進行電平的比較；判決和控制邏輯電路，其輸入端連接所述順序比較器，所述判決和控制邏輯電路輸出二進制數據以控制所述可編程頻率合成器達到第一輸出頻率。上述的自動搜索電路，其中：可編程頻率合成器為可編程控制振蕩器，用于根據所述判決和控制邏輯電路輸出的二進制數據產生不同頻率的振蕩信號。上述的自動搜索電路，其中：所述柵極驅動器用于產生脈沖寬度調制信號，所述電流開關為半橋電路。上述的自動搜索電路，其中：所述柵極驅動器用于產生移相驅動信號，所述電流開關為全橋電路。根據本專利技術的另一個方面，一種LC諧振頻率搜索方法，通過比較、判決和控制電路的輸出頻率控制可編程頻率合成器的輸出頻率以鎖定LC諧振頻率，其中，包括如下步驟：極值搜索，多次改變比較、判決和控制電路的輸出頻率，得到至少一個可編程頻率合成器輸出頻率值可使得所述諧振回路振蕩幅度位于極值點，將所述至少一個頻率值依次存儲至堆棧中；最值搜索，依次將存儲于堆棧中的至少一個頻率值取出，若所述堆棧中只有一個頻率值，則輸出所述頻率值；若所述堆棧中包括兩個或更多頻率值，則輸出可使得所述諧振回路振蕩幅度位于最大值點的頻率值，所述從堆棧中輸出的頻率值為第一輸出頻率。上述的方法，其中，所述比較、判決和控制電路具有多個輸入通道用于采樣并保持數據，所述極值搜索的步驟包括：由所述比較、判決和控制電路提供一初始二進制輸出頻率，同時采樣并保持第一輸入通道中數據，此時可編程頻率合成器具有初始輸出頻率；依次間隔一定時間，增大所述輸出頻率一定值，同時采樣并保持下一個輸入通道中數據，每次采樣并保持一通道中數據時，記錄所述可編程頻率合成器對應每一個通道數據采樣時的輸出頻率；依次兩兩比較兩輸入通道中數據，將產生多個通道中最大數據時所對應的可編程頻率合成器輸出的頻率值存儲至堆棧中。上述的方法，其中，所述最值搜索的步驟包括：步驟a.從堆棧中取出第一個頻率值作為第二頻率值；步驟b.判斷堆棧是否已空，若所述堆棧已空，則存儲所述第二頻率值并輸出以結束搜索；若所述堆棧未空，則繼續從堆棧取出后一個頻率值，作為第三頻率值；步驟c.判斷第三頻率值對應的通道中的數據是否小于第二頻率值對應的通道中的數據，若是，則返回執行步驟b；若否，則執行步驟d；步驟d.先判斷堆棧是否已空，若所述堆棧已空，則將所述第三頻率值作為第二頻率值存儲并輸出以結束搜索；若所述堆棧未空，則將所述第三頻率值作為第二頻率值，并繼續從堆棧取出后一個頻率值，作為第三頻率值，然后返回執行步驟c。本專利技術電路根據LC電路諧振時具有最大的電壓或電流幅度這一特性，按照最值搜索算法，依次改變LC驅動信號的頻率，同時對不同頻率條件下的LC振蕩幅度信號進行采集和記錄，并依次對記錄的信號相互進行電平比較，根據比較的結果，最終鎖定使LC振蕩幅度最大的驅動頻率?？傊?，本專利技術所述的LC諧振頻率搜索電路及其方法，把LC參數的要求精度從1％降低到10％，降低了生產成本，節省了器件篩選時間，提高了生產效率，并能自動補償線路板寄生電容和電感引起的諧振頻率變化，能減少諧振回路參數隨溫度變化產生的偏移，使電磁波發射總是工作在諧振步驟，把自身損耗降低到最小程度，具有低碳節能的優點。附圖說明通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本專利技術及其特征、外形和優點將會變得更明顯。在全部附圖中相同的標記指示相同的部分。并未刻意按照比例繪制附圖，重點在于示出本專利技術的主旨。在附圖中，為清楚明了，放大了部分部件。圖1示出根據本專利技術的，一種LC諧振頻率搜索電路的電路模塊框圖；圖2示出根據本專利技術的，在圖1基礎上的一種LC諧振頻率搜索電路的電路模塊實現框圖；圖3a示出根據本專利技術的，一種LC諧振頻率搜索電路中調幅檢波器電路圖；圖3b示出根據本專利技術的，一種LC諧振頻率搜索電路中調幅檢波器的一個變本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種LC諧振頻率搜索電路，其特征在于，包括：諧振回路，設有一電感與一電容串聯連接；調幅檢波器，其輸入端連接在所述諧振回路的電感與電容之間，用于采集振蕩信號并檢出高頻幅度調制載波信號的外包絡；數據采集和記錄電路，用于在不同時間采集所述調幅檢波器輸出的信號幅度并記錄；比較、判決和控制電路，接收并記錄所述數據采集和記錄電路的輸出信號幅度，所述比較、判決和控制電路的輸出端分別連接一用于產生不同頻率的振蕩信號的可編程頻率合成器以及所述數據采集和記錄電路，所述比較、判決和控制電路不斷改變所述可編程頻率合成器的輸出信號頻率，使所述數據采集和記錄電路輸出新的信號幅度，所述比較、判決和控制電路不斷重復將已記錄信號和所述數據采集和記錄電路輸出的新信號進行電平比較，直至鎖定所述可編程頻率合成器的第一輸出頻率，所述第一輸出頻率使所述諧振回路的振蕩幅度入信號幅度最大；柵極驅動器，根據所述可編程頻率合成器輸出的振蕩信號確定驅動頻率，所述柵極驅動器驅動導通的時間由一控制信號控制；電流開關，其連接直流電壓，用于根據所述柵極驅動器輸出的信號將所述直流電壓轉換成高頻脈沖電流，并將所述高頻脈沖電流輸送給所述諧振回路。

【技術特征摘要】
1.一種LC諧振頻率搜索電路，其特征在于，包括：諧振回路，設有一電感與一電容串聯連接；調幅檢波器，其輸入端連接在所述諧振回路的電感與電容之間，用于采集振蕩信號并檢出高頻幅度調制載波信號的外包絡；數據采集和記錄電路，用于在不同時間采集所述調幅檢波器輸出的信號幅度并記錄；比較、判決和控制電路，包括順序比較器及判決和控制邏輯電路，接收并記錄所述數據采集和記錄電路的輸出信號幅度，所述順序比較器不斷重復將已記錄信號和所述數據采集和記錄電路輸出的新信號進行電平比較，所述判決和控制邏輯電路的輸入端連接所述順序比較器，所述判決和控制電路的輸出端分別連接一用于產生不同頻率的振蕩信號的可編程頻率合成器以及所述數據采集和記錄電路，所述判決和控制電路輸出二進制數據以鎖定所述可編程頻率合成器的第一輸出頻率，所述第一輸出頻率使所述諧振回路的振蕩幅度入信號幅度最大，所述判決和控制電路不斷改變所述可編程頻率合成器的輸出信號頻率，使所述數據采集和記錄電路輸出新的信號幅度；柵極驅動器，根據所述可編程頻率合成器輸出的振蕩信號確定驅動頻率，所述柵極驅動器驅動導通的時間由一控制信號控制；電流開關，其連接直流電壓，用于根據所述柵極驅動器輸出的信號將所述直流電壓轉換成高頻脈沖電流，并將所述高頻脈沖電流輸送給所述諧振回路。2.根據權利要求1所述的LC諧振頻率搜索電路，其特征在于：所述調幅檢波器為包絡檢波電路，用于對幅度調制載波信號進行解調。3.根據權利要求1所述的LC諧振頻率搜索電路，其特征在于：所述數據采集和記錄電路為多路采樣保持器，用于對同一信號源幅度在不同時間分別進行采集并記錄。4.根據權利要求1所述的LC諧振頻率搜索電路，其特征在于：可編程頻率合成器為可編程控制振蕩器，用于根據所述判決和控制邏輯電路輸出的二進制數據產生不同頻率的振蕩信號。5.根據權利要求1所述的LC諧振頻率搜索電路，其特征在于：所述柵極驅動器用于產生脈沖寬度調制信號，所述電流開關為半橋電路。6.根據權利要求1所述的LC諧振頻率搜索電路，其特征在于：所述柵極驅動器用于產生移相驅動信號，所述電...

【專利技術屬性】
技術研發人員：盧圣晟，王立龍，
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：