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      適用于高頻電子開關(guān)的電流型過零點檢測電路及系統(tǒng)的制作方法

      文檔序號:12779421閱讀:310來源:國知局
      適用于高頻電子開關(guān)的電流型過零點檢測電路及系統(tǒng)的制作方法與工藝

      本實用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種適用于高頻電子開關(guān)的電流型過零點檢測電路及系統(tǒng)。



      背景技術(shù):

      自20世紀40年代人類實用新型晶體管以來,這一技術(shù)得到了飛速的發(fā)展和普及,現(xiàn)在使用的手機、電腦、充電器等等諸多的電子產(chǎn)品都與其息息相關(guān),它改變了人類的生活方式,推動了人類文明的進程?,F(xiàn)在,一臺普通計算機中的CPU都以幾個GHz(吉赫茲)的速度運行,這些都要歸功于電子技術(shù)的發(fā)展。

      在所有的電子產(chǎn)品中,最基礎(chǔ)的也是非常重要的部分就是電源技術(shù),電源的穩(wěn)定性和可靠性是電子產(chǎn)品穩(wěn)定運行的前提。在鐵氧體磁芯被實用新型以前,電子產(chǎn)品電源的獲取方式主要由硅鋼片變壓器將高電壓降低為低電壓,再通過整流、穩(wěn)壓,從而得到電子器件能夠使用的電壓,這一技術(shù)也叫線性電源,線性電源延續(xù)了長達40年,直到現(xiàn)在還有些場合在使用這一技術(shù)。通過線性電源獲得的電源紋波低、干擾小,電源質(zhì)量較高,但是線性電源體積大、笨重、效率低、電源發(fā)熱嚴重。

      到20世紀30年代電子技術(shù)的發(fā)展,迫切地要求高頻損耗小的鐵磁性材料。1933年日本東京工業(yè)大學首先創(chuàng)制出含鈷鐵氧體的永磁材料,當時被稱為OP磁石。30~40年代,法國、日本、德國、荷蘭等國相繼開展了鐵氧體的研究工作,其中荷蘭菲利浦實驗室物理學家J.L.斯諾克于1935年研究出各種具有優(yōu)良性能尖晶石結(jié)構(gòu)的含鋅軟磁鐵氧體,于1946年實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。鐵氧體磁芯的實用新型將電源技術(shù)帶到了一個新的高度,它通過高頻工作的電子管實現(xiàn)電-磁-電的轉(zhuǎn)化過程,大大地縮小了電源的體積,使得同等容量的電源,其體積僅為線性電源的五分之一,重量縮減為同等容量線性電源的十分之一,是一項偉大的實用新型。

      由高頻工作的電子管和鐵氧體磁芯組成的電源,由于電子管工作于非常高的頻率,一般為幾十KHz~2MHz,這必將給電源帶來較強的紋波干擾,不但使得輸出電源不純凈,也會影響其他電子電路的工作狀態(tài),甚至可能造成其它電路的工作不正常,因此,人們通過屏蔽、接地、濾波等一系列技術(shù)手段來降低高頻開關(guān)管帶來的干擾問題,即便如此,干擾依然存在,不可能完全消除。

      另外,由于電子管工作于高頻狀態(tài),它的開關(guān)損耗就顯得非常突出,開關(guān)損耗包括導通損耗和截止損耗。導通損耗產(chǎn)生的原因:導通瞬間開關(guān)器件兩端的電壓不能馬上降為零,而電流從零已上升,因此在開關(guān)管上電壓電流有交集,從而產(chǎn)生損耗。電壓不能馬上降為零的原因是開關(guān)器件上有寄生電容,電容上電壓不能突變。同時,在導通過程中,寄生電容的儲能通過開關(guān)器件放掉也會造成能量損失。截止損耗產(chǎn)生的原因:截止瞬間開關(guān)器件電流不能馬上降為零,而電壓已經(jīng)從零上升,在開關(guān)器件上電壓電流同樣有交集,同樣產(chǎn)生損耗。電流不能馬上為零的原因是:與開關(guān)器件連接的電路中有寄生電感,阻礙電流變化。當開關(guān)突然關(guān)斷時,變壓器電感元件電流不能突變,并會產(chǎn)生很大的反激電壓,阻礙電流變化,通過電壓加在開關(guān)管上,產(chǎn)生比較大的損耗。提高開關(guān)速度不但不能消除損耗,反而會使反激電壓更大,損耗也更大。

      基于上述原因,人們開始尋求降低開關(guān)損耗的方式,于是軟開關(guān)技術(shù)便應運而生,通常零電壓開通(ZVS)、零電流關(guān)斷(ZCS)是常用的軟開關(guān)技術(shù)。要實現(xiàn)零電壓開通,必須要在高頻電子開關(guān)器件兩端的電壓通過諧振等方式降低到零電壓,或者接近于零電壓時,開通開關(guān)管,這時電流、電壓的交集最少,開關(guān)損耗也就最小。然而,由于高頻電子開關(guān)通過傳導、輻射對周邊電路會造成極大影響,以往的簡單的電阻串聯(lián)分壓方式很難檢測出準確的過零點,誤檢測的情況時有發(fā)生。



      技術(shù)實現(xiàn)要素:

      本實用新型所要解決的技術(shù)問題是,提供一種電流型過零點檢測技術(shù)方案,適用于對高頻電子開關(guān)的過零點的準確檢測,提高抗干擾性能,從而提高高頻功率電路的效率,降低電路損耗。

      為解決以上技術(shù)問題,一方面,本實用新型實施例提供一種適用于高頻電子開關(guān)的電流型過零點檢測電路,包括:依次順序串聯(lián)的分壓電路、反饋電路、電流放大電路;

      所述分壓電路,用于對高頻電子開關(guān)的輸出電壓進行分壓,去除高頻電路中的瞬時干擾信號;

      所述反饋電路,用于將所述分壓電路輸出的電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號;以及,

      所述電流放大電路,用于對所述反饋電路輸出的電流信號進行放大處理,通過檢測放大后的電流信號的變化,判定高頻電子開關(guān)的過零點。

      優(yōu)選地,所述反饋電路為:電流串聯(lián)負反饋電路,或者,電流并聯(lián)負反饋電路。

      在一種可實現(xiàn)的方式中,所述分壓電路包括:第一電阻(R1)和第一電容(C1)組成的第一并聯(lián)電路,第二電阻(R2)和第二電容(C2)組成的第二并聯(lián)電路;

      所述第一并聯(lián)電路與所述第二并聯(lián)電路串接后的兩端用于連接高頻電子開關(guān)的電壓輸出端。

      優(yōu)選地,所述電流串聯(lián)負反饋電路,包括:第三電阻(R3)、第四電阻(R4)、第三電容(C3)和運算放大器(U1);

      第三電阻(R3)的一端連接在運算放大器(U1)的反相輸入端,另一端與所分壓電路連接;運算放大器(U1)的正相輸入端連接在所述第一并聯(lián)電路與所述第二并聯(lián)電路的串接點上;第四電阻(R4)與第三電容(C3)組成并聯(lián)電路后的一端連接在運算放大器(U1)的反相輸入端上,另一端連接在運算放大器(U1)的輸出端;并且,運算放大器(U1)的輸出端作為所述電流串聯(lián)負反饋電路的輸出端。

      優(yōu)選地,所述電流放大電路,包括:三極管(U2)和第五電阻(R5);

      第五電阻(R5)的一端連接在三極管(U2)的集電極上,另一端作為所述電流放大電路的輸出端;

      三極管(U2)的基極用于連接所述反饋電路的輸出端;三極管(U2)的發(fā)射極與所述分壓電路和所述反饋電路分別連接。

      優(yōu)選地,所述三極管(U2)為NPN型三極管或PNP型三極管。

      另一方面,本實用新型實施例還提供了一種適用于高頻電子開關(guān)的電流型過零點檢測系統(tǒng),包括高頻電子開關(guān),以及,以上任意一項所述的適用于高頻電子開關(guān)的電流型過零點檢測電路;所述電流型過零點檢測電路將所述高頻電子開關(guān)的輸出電壓轉(zhuǎn)換為電流信號后,根據(jù)檢測電流信號的值判定高頻電子開關(guān)的過零點。

      優(yōu)選地,所述高頻電子開關(guān)包括MOS管、晶閘管、IGBT、GTR中的任意一項。

      本實用新型實施例提供的適用于高頻電子開關(guān)的電流型過零點檢測技術(shù)方案,通過分壓電路不但可以對高頻電子開關(guān)的輸出電壓進行分壓,還可以吸收高頻電路中的瞬時干擾尖峰,大大提高過零檢測電路的抗干擾性;并且,通過反饋電路將高頻電子開關(guān)兩端的電壓信號轉(zhuǎn)換成電流信號,可以內(nèi)置電容以有效地消除過零點的抖動,使過零點檢測更加準確,而電流放大可以進一步提高檢測高頻電子開關(guān)的過零點變化的精度,從而提高高頻功率電路的效率,降低功率電路的各種能量損耗。

      附圖說明

      圖1是本實用新型提供的適用于高頻電子開關(guān)的電流型過零點檢測電路的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

      圖2是本實用新型提供的適用于高頻電子開關(guān)的電流型過零點檢測電路的又一個實施例的具體電路圖。

      具體實施方式

      下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖,對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。

      參見圖1,是本實用新型提供的適用于高頻電子開關(guān)的電流型過零點檢測電路的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

      在本實施例中,所述的適用于高頻電子開關(guān)的電流型過零點檢測電路包括:依次順序串聯(lián)的分壓電路10、反饋電路20、電流放大電路30。

      其中,所述分壓電路10,用于對高頻電子開關(guān)的輸出電壓進行分壓,去除高頻電路中的瞬時干擾信號;

      所述反饋電路20,用于將所述分壓電路10輸出的電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號;以及,

      所述電流放大電路30,用于對所述反饋電路20輸出的電流信號進行放大處理,通過檢測放大后的電流信號的變化,判定高頻電子開關(guān)的過零點。

      本實用新型實施例通過將高頻電子開關(guān)兩端的電壓Vds轉(zhuǎn)換成電流信號I,可以降低干擾,大大提高過零點檢測的準確性,方便、可靠地實現(xiàn)高頻電子開關(guān)的零電壓開通,從而提高高頻功率電路的效率,降低電路損耗。

      參見圖2,是本實用新型提供的適用于高頻電子開關(guān)的電流型過零點檢測電路的又一個實施例的具體電路圖。

      其中,在一種可實現(xiàn)的方式中,所述分壓電路10包括:第一電阻R1和第一電容C1組成的第一并聯(lián)電路,第二電阻R2和第二電容C2組成的第二并聯(lián)電路;所述第一并聯(lián)電路與所述第二并聯(lián)電路串接后的兩端用于連接高頻電子開關(guān)K1的電壓輸出端Vds。

      本實施例提供的分壓電路與傳統(tǒng)分壓電路的主要區(qū)別在于:本實施例在分壓電路10中增加了第一電容C1和第二電容C2;而高頻電路中的瞬時干擾尖峰信號可由第一電容C1、第二電容C2進行有效的吸收,從而大大提高分壓電路10的抗干擾性。并且,可以通過在一定范圍內(nèi),分別調(diào)節(jié)第一電容C1、第二電容C2的電容值大小,超前或滯后調(diào)節(jié)過零點的位置,以便于調(diào)節(jié)控制電路的控制信號介入時機,提高高頻電路零點檢測的靈活性。

      在本實施例中,所述高頻電子開關(guān)K1包括但不限于MOS(metal-oxide-semiconductor,金屬-氧化物-半導體)管、晶閘管、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)、GTR(Giant Transistor,電力晶體管)中的任意一項。

      具體實施時,所述反饋電路20可以包括兩種類型,分別為:電流串聯(lián)負反饋電路,或者,電流并聯(lián)負反饋電路。

      優(yōu)選地,當反饋電路20為電流串聯(lián)負反饋電路時,可以采用以下具體電路進行實現(xiàn):

      如圖2所示,在一種可實現(xiàn)的方式中,所述電流串聯(lián)負反饋電路,包括:第三電阻R3、第四電阻R4、第三電容C3和運算放大器U1。其中,第三電阻R3的一端連接在運算放大器U1的反相輸入端,另一端與所分壓電路連接;運算放大器U1的正相輸入端連接在所述第一并聯(lián)電路與所述第二并聯(lián)電路的串接點上;第四電阻R4與第三電容C3組成并聯(lián)電路后的一端連接在運算放大器U1的反相輸入端上,另一端連接在運算放大器U1的輸出端;并且,運算放大器U1的輸出端作為所述電流串聯(lián)負反饋電路的輸出端。

      具體實施時,本實施例通過第三電容C3可以有效地消除過零點的“抖動”,進一步保障高頻電路的過零點檢測的準確性。

      進一步地,在一種可實現(xiàn)的方式中,所述電流放大電路30,包括:三極管U2和第五電阻R5。其中,第五電阻R5的一端連接在三極管U2的集電極上,另一端作為所述電流放大電路30的輸出端;三極管U2的基極用于連接所述反饋電路20的輸出端;三極管U2的發(fā)射極與所述分壓電路10和所述反饋電路20分別連接。具體實施時,所述三極管U2優(yōu)選為NPN型三極管或PNP型三極管(圖2中僅示出了NPN型三極管)。

      此外,以上所述的任意一項所述的適用于高頻電子開關(guān)的電流型過零點檢測電路與高頻電子開關(guān)K1可以組建為適用于高頻電子開關(guān)的電流型過零點檢測系統(tǒng),所述電流型過零點檢測電路將所述高頻電子開關(guān)的輸出電壓轉(zhuǎn)換為電流信號后,根據(jù)檢測電流信號的值判定高頻電子開關(guān)的過零點,克服傳統(tǒng)技術(shù)方案中采用的單純的電阻分壓的方式的缺陷,降低高頻電子開關(guān)的傳導、輻射等影響,提高高頻功率電路過零點檢測的準確性。

      本實用新型實施例提供的適用于高頻電子開關(guān)的電流型過零點檢測技術(shù)方案,通過分壓電路不但可以對高頻電子開關(guān)的輸出電壓進行分壓,還可以吸收高頻電路中的瞬時干擾尖峰,大大提高過零檢測電路的抗干擾性;并且,可以通過分別調(diào)節(jié)第一電容C1、第二電容C2的電容值大小,超前或滯后調(diào)節(jié)過零點的位置,以便于調(diào)節(jié)控制電路的控制信號介入時機,提高高頻電路零點檢測的靈活性。此外,通過反饋電路將高頻電子開關(guān)兩端的電壓信號轉(zhuǎn)換成電流信號,可以內(nèi)置電容以有效地消除過零點的抖動,進一步保障過零點檢測的準確性;而電流放大可以進一步提高檢測高頻電子開關(guān)的過零點變化的精度,從而提高高頻功率電路的效率,降低功率電路的各種能量損耗。

      以上所述是本實用新型的優(yōu)選實施方式,應當指出,對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本實用新型原理的前提下,還可以做出若干改進和潤飾,這些改進和潤飾也視為本實用新型的保護范圍。

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