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  • 法律状态
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    • 专利摘要:
    本申请涉及一种谐振电路，包括谐振单元、整流单元、反馈单元和频率控制单元，还包括选择单元和电流控制单元，反馈单元耦接于整流单元以采集反馈信号，选择单元耦接于反馈单元以接收反馈信号并将反馈信号与预设阈值进行比较以得出控制信号，频率控制单元耦接于选择单元以根据控制信号控制谐振单元处于频率控制模式，电流控制单元耦接于选择单元以根据控制信号控制谐振单元处于电流控制模式。根据反馈单元给出的反馈信号，在反馈信号低于预设阈值时，选择单元选择由电流控制单元来控制谐振单元，而反馈信号高于预设阈值时，选择单元则选择由频率控制单元来控制谐振单元，根据反馈信号能够在两种控制方式之间灵活切换，使谐振电路的工作效率更高。
    公开号:CN214337810U
    申请号:CN202120455539.1U
    申请日:2021-03-02
    公开日:2021-10-01
    发明作者:马瑞芳
    申请人:Shanghai Musa Electronic Technology Co ltd；
    IPC主号:H02M3-335
    专利说明:
    [n0001] 本申请涉及电力电子的技术领域，尤其是涉及一种谐振电路。
    [n0002] 谐振电路在电子技术中的应用是非常广泛的，例如，谐振电路在电子电路中作吸收回路，用以滤除干扰信号。
    [n0003] 一种LLC谐振电路，如图1所示，其包括电感L1、电感L2、电容C1、开关管K1、开关管K2、频率控制单元4和整流单元,电感L1、电感L2和电容C1串联，开关管K1和开关管K2控制串联电路的供断电。电感L2与整流单元之间设有变压器。工作过程中，对谐振电路的输出电压Vo进行采样以形成反馈信号，频率控制单元4根据反馈信号来控制开关管K1和开关管K2的工作状态，以实现输出恒流或是恒压的目的。
    [n0004] 针对上述中的相关技术，发明人认为当输入源Vi的电压变化时，为使输出电压维持在恒压状态，即变压器一次侧上的电压数值维持不变。电感L1和电容C1之间分到的电压就需要变大，而电感L1和电容C1之间分到的电压与开关管K1、K2的开关频率有关。开关频率越大，谐振电路的增益越小，即输出电压Vo与输入电压Vi的比值越小。然而开关管K1和开关管K2的开关频率越大，开关管产生的损耗就越多，使得谐振电路的工作效率低。
    [n0005] 为了提高谐振电路的工作效率，本申请提供一种谐振电路。
    [n0006] 本申请提供的一种谐振电路,采用如下的技术方案：
    [n0007] 一种谐振电路，包括谐振单元、整流单元、反馈单元和频率控制单元，还包括选择单元和电流控制单元，所述反馈单元耦接于整流单元以采集反馈信号，所述选择单元耦接于反馈单元以接收反馈信号并将反馈信号与预设阈值进行比较以得出控制信号，所述频率控制单元耦接于选择单元以根据控制信号控制谐振单元处于频率控制模式，所述电流控制单元耦接于选择单元以根据控制信号控制谐振单元处于电流控制模式。
    [n0008] 通过采用上述技术方案，根据反馈单元给出的反馈信号，在反馈信号低于预设阈值时，选择单元选择由电流控制单元来控制谐振单元，而反馈信号高于预设阈值时，选择单元则选择由频率控制单元来控制谐振单元，根据反馈信号能够在两种控制方式之间灵活切换，使谐振电路的工作效率更高。
    [n0009] 可选的，所述选择单元包括第一比较电路和切换电路，所述第一比较电路耦接于反馈单元以接收反馈信号并输出第一比较信号，所述切换电路耦接于第一比较电路并响应第一比较信号以选择频率控制单元或电流控制单元与谐振单元电连接。
    [n0010] 通过采用上述技术方案，第一比较电路对反馈信号进行分析，当反馈信号较低时，切换电路选择电流控制单元与谐振单元电连接，反之，切换电路选择频率控制单元与谐振单元电连接。
    [n0011] 可选的，所述反馈单元包括电流互感器和整流器，所述电流互感器用于检测整流单元的电流并输出相应的电流信号，所述整流器耦接于电流互感器以接收电流信号并输出相应的反馈信号。
    [n0012] 通过采用上述技术方案，电流互感器无需直接与整流单元进行电连接即可按一定比例得到电流值，对电流互感器和整流器均具有保护效果，整流器再将交流电转换成直流电以便于选择单元使用。
    [n0013] 可选的，所述谐振单元包括两个开关管，所述电流控制单元为比较运算电路，比较运算电路的正相输入端用于接收预设信号，所述比较运算电路的负相输入端用于接收所述反馈单元的反馈信号，所述比较运算电路的输出端输出电流控制信号，所述谐振单元耦接于比较运算电路以接收电流控制信号并改变开关管的开关频率。
    [n0014] 通过采用上述技术方案，比较运算电路将反馈信号与预设信号进行比较，无论反馈信号是小于预设信号还是大于预设信号，比较运算电路输出的信号都能够谐振单元中的一个开关管导通，另一个开关管关闭，在谐振单元中的电流以正弦方式运行，使得反馈信号发生变化，变化后的反馈信号又使得比较运算电路的输出发生变化，导致两个开关管的通断发生改变，因此形成开关频率，相对于频率控制单元，比较运算电路产生的开关频率较低，在反馈信号小于预设阈值的情况下，就可以降低谐振单元的损耗。
    [n0015] 可选的，还包括温度检测单元和告警单元，温度检测单元用于检测谐振单元的开关管工作温度并输出相应的温度信号，所述告警单元耦接于温度检测单元以接收温度信号并响应温度信号发出告警。
    [n0016] 通过采用上述技术方案，当告警单元发出告警时，说明谐振单元的温度过高，很大可能是谐振单元的开关频率过高导致，也就是选择单元未成功将频率控制单元切换到电流控制单元，需要工作人员及时进行检查。
    [n0017] 可选的，所述告警单元包括第二比较电路、控制电路和告警电路，所述第二比较电路耦接于温度检测单元以接收温度信号并输出相应的第二比较信号，所述控制电路耦接于第二比较电路以接收第二比较信号并输出相应的控制信号，所述告警电路耦接于控制电路以接收控制信号并响应控制信号发出告警。
    [n0018] 通过采用上述技术方案，第二比较电路内具有基准信号，当温度信号超过基准信号时，控制电路控制告警电路发出告警，对工作人员起到提示作用。
    [n0019] 可选的，所述频率控制单元为压控振荡器。
    [n0020] 通过采用上述技术方案，压控震荡器是输出频率与输入控制电压有对应关系的振荡电路，频率控制单元在接收到反馈信号后输出相应的频率信号。
    [n0021] 综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
    [n0022] 1.通过设置选择单元，根据反馈信号在频率控制单元和电流控制单元之间选择更合适的单元与谐振单元连接，使谐振单元的功耗更合理；
    [n0023] 2.通过设置温度检测单元和告警单元，对谐振单元的温度进行监控，及时给出告警，降低谐振单元出现损坏。
    [n0024] 图1是相关技术的整体电路结构示意图。
    [n0025] 图2是本申请实施例的整体电路结构示意图。
    [n0026] 图3是本申请实施例的选择单元的电路结构示意图。
    [n0027] 图4是本申请实施例的告警单元的电路结构示意图。
    [n0028] 附图标记说明：1、谐振单元；2、整流单元；3、反馈单元；4、频率控制单元；5、电流控制单元；6、选择单元；61、第一比较电路；62、切换电路；7、温度检测单元；81、第二比较电路；82、控制电路；83、告警电路。
    [n0029] 以下结合附图2-4对本申请作进一步详细说明。
    [n0030] 本申请实施例公开一种谐振电路。参照图2，谐振电路包括谐振单元1、整流单元2、反馈单元3、频率控制单元4、电流控制单元5和选择单元6，反馈单元3耦接于整流单元2以采集反馈信号，选择单元6耦接于反馈单元3以接收反馈信号并根据反馈信号控制频率控制单元4或电流控制单元5进行工作，频率控制单元4和电流控制单元5均用于控制谐振单元1的工作频率。
    [n0031] 谐振单元1包括电感L1、电感L2、电容C1、开关管K1和开关管K2。开关管K1和开关管K2均为mos管。电感L1的一端耦接在开关管K1的源极上，开关管K1的漏极耦接在输入电压Vi的正极上，输入电压Vi的负极耦接在电容C1的一端上，电容C1的另一端耦接在电感L2的一端上，电感L2的另一端与电感L1远离开关管K1的端部连接。开关管K2的漏极连接在开关管K1与电感L1之间的连接点上，开关管K2的源极连接在输入电压Vi和电容C1之间的连接点上。开关管K1和开关管K2在单位时间内的通断次数即为谐振单元1的开关频率。
    [n0032] 电感L2与整流单元2之间通过变压器进行电压转换。整流单元2包括二极管D1、二极管D2、电容C2和电阻R3。变压器的一次侧与电感L2并联，变压器的二次侧的一端耦接在二极管D1的正极上，二极管D1的负极耦接在电容C2的一端上，二极管D2的正极耦接在变压器二次侧的另一端上，二极管D2的负极耦接在二极管D1的负极上，电容C2的另一端耦接在变压器二次侧的中间点上，电阻R3并联在电容C3的两端上，电阻R3上的电压即为整流单元2的输出电压。
    [n0033] 参见图2、图3，选择单元6包括第一比较电路61和切换电路62，第一比较电路61耦接于反馈单元3以接收反馈信号并输出第一比较信号，切换电路62耦接于第一比较电路61并响应第一比较信号以选择频率控制单元4或电流控制单元5与谐振单元1电连接。第一比较电路61包括比较器N1，切换电路62包括三级管Q1和中间继电器KM1, 三极管Q1为NPN型三极管且型号为2SC4019。
    [n0034] 比较器N1的正向输入端用于接收恒定的电压V1，比较器N1的负向输入端耦接在反馈单元3的输出端上以接收电流信号，比较器N1的输出端耦接于三级管Q1的基极，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极耦接于中间继电器KM1的一端，中间继电器KM1的另一端耦接于电源VCC。中间继电器KM1的触点KM1-1的一端耦接在反馈单元3的输出端，中间继电器KM1的触点KM1-1的另一端耦接在频率控制单元4的输入端上，电流控制单元5的输入端空置。
    [n0035] 当反馈单元3输出的反馈信号低于预设电压V1时，比较器N1输出高电平信号，三极管Q1导通，中间继电器KM1得电工作，使得触点KM1-1跳变到电流控制单元5上，由电流控制单元5根据反馈信号来控制开关管K1和开关管K2的工作状态。当反馈单元3输出的反馈信号高于预设电压V1时，比较器N1输出低电平信号，三极管Q1关断，触点KM1-1重新跳变到频率控制单元4上，从而完成控制方式的切换。
    [n0036] 反馈单元3包括电流互感器和整流器，电流互感器用于检测整流单元2的电流并输出相应的电流信号，整流器耦接于电流互感器以接收电流信号并输出相应的反馈信号。
    [n0037] 频率控制单元4为压控振荡器，压控振荡器的输入端与整流单元2的输出端连接以接收输出电压。而压控振荡器的输出端通过中间继电器KM1的触点KM1-1与开关管K1、K2的栅极连接。压控震荡器产生的开关频率能够根据整流单元2的输出电压的变化而变化，在输出电流较大的前提下，谐振电路就可以保持相对稳定的工作状态。
    [n0038] 电流控制单元5为比较运算电路，比较运算电路的正相输入端用于接收预设信号，比较运算电路的负相输入端用于接收反馈单元3的反馈信号，比较运算电路的输出端通过中间继电器KM1的触点KM1-1与开关管K1、K2的栅极连接。在输出电流较小的前提下，若使用压控振荡器，压控振荡器将产生较大的开关功率，使得谐振电路的能耗增大。而比较运算电路则引入电流反馈，能够限制谐振电路的输出能量。
    [n0039] 参见图4，谐振电路还包括温度检测单元7和告警单元，温度传感器安装在开关管K1和开关管K2之间。告警单元包括第二比较电路81、控制电路82和告警电路83。温度检测单元7用于检测开关管K1和开关管K2附近的温度并输出相应的温度信号，第二比较电路81耦接于温度检测单元7以接收温度信号并输出相应的第二比较信号，控制电路82耦接于第二比较电路81以接收第二比较信号并输出相应的控制信号，告警电路83耦接于控制电路82以接收控制信号并响应控制信号发出告警。
    [n0040] 温度检测单元7包括热敏电阻RT和电阻R2，热敏电阻RT为正温度系数电阻。第二比较电路81包括比较器N2、电阻R1和滑动变阻器RP1。控制电路82为三级管Q2，三极管Q2为NPN型三极管且型号为2SC4019。告警电路83为发光二极管LED1。
    [n0041] 滑动变阻器RP1和电阻R1串联，滑动变阻器RP1的另一端耦接于电源VCC，滑动变阻器RP1的滑动端耦接在滑动变阻器RP1和电阻R1之间的连接点上。电阻R1的另一端接地。比较器N2的反向输入端耦接于滑动变阻器RP1和电阻R1之间的连接点上。电阻R2和热敏电阻RT串联，电阻R2的另一端接地，热敏电阻RT的另一端耦接于电源VCC，比较器N2的同向输入端耦接在热敏电阻RT和电阻R2之间的连接点上。三极管Q2的基极耦接于比较器N2的输出端上，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极耦接于发光二极管LED1的一端，发光二极管LED1的另一端耦接于电源VCC。
    [n0042] 滑动变阻器RP1和电阻R1组成基准电路，为比较器N2的反向输入端提供基准值。当热敏电阻RT附近的温度升高时，热敏电阻RT的阻值变大，比较器N2的同向输入端上接收的信号变大，比较器N2输出高电平信号，三极管Q2导通，发光二极管LED1发光。而当热敏电阻RT附近的温度降低时，热敏电阻RT的电阻降低，比较器N2输出低电平信号，三极管Q2不导通，发光二极管LED1不工作。
    [n0043] 本申请实施例一种谐振电路的实施原理为：正常情况下，由频率控制单元4来控制开关管K1和开关管K2的通断。而当谐振电路的输入电压Vi变小时，整流单元2输出的电压也会降低，若仍采用频率控制单元4来控制开关频率，则会使开关频率明显上升，增加工作能耗。因此选择单元6将电流控制单元5代替频率控制单元4来控制开关频率，电流控制单元5根据反馈信号增加开关管K1和开关管K2的导通时间，使得整流单元2能够获得更多的电能，从而使电流维持在恒定状态。
    [n0044] 另外，当开关管K1和开关管K2由于频繁开关而导致耗能提高时，开关管K1和开关管K2附近的温度升高，使得热敏电阻RT的电阻升高，发光二极管LED1发光，工作人员发现后发光二极管LED1发光后对选择单元6进行检查，防止选择单元6未及时对电流控制单元5和频率控制单元4进行切换。
    [n0045] 以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
    权利要求:
    Claims (7)
    [0001] 1.一种谐振电路，包括谐振单元(1)、整流单元(2)、反馈单元(3)和频率控制单元(4)，其特征在于：还包括选择单元(6)和电流控制单元(5)，所述反馈单元(3)耦接于整流单元(2)以采集反馈信号，所述选择单元(6)耦接于反馈单元(3)以接收反馈信号并将反馈信号与预设阈值进行比较以得出控制信号，所述频率控制单元(4)耦接于选择单元(6)以根据控制信号控制谐振单元(1)处于频率控制模式，所述电流控制单元(5)耦接于选择单元(6)以根据控制信号控制谐振单元(1)处于电流控制模式。
    [0002] 2.根据权利要求1所述的一种谐振电路，其特征在于：所述选择单元(6)包括第一比较电路(61)和切换电路(62)，所述第一比较电路(61)耦接于反馈单元(3)以接收反馈信号并输出第一比较信号，所述切换电路(62)耦接于第一比较电路(61)并响应第一比较信号以选择频率控制单元(4)或电流控制单元(5)与谐振单元(1)电连接。
    [0003] 3.根据权利要求1所述的一种谐振电路，其特征在于：所述反馈单元(3)包括电流互感器和整流器，所述电流互感器用于检测整流单元(2)的电流并输出相应的电流信号，所述整流器耦接于电流互感器以接收电流信号并输出相应的反馈信号。
    [0004] 4.根据权利要求1所述的一种谐振电路，其特征在于：所述谐振单元(1)包括两个开关管，所述电流控制单元(5)为比较运算电路，比较运算电路的正相输入端用于接收预设信号，所述比较运算电路的负相输入端用于接收所述反馈单元(3)的反馈信号，所述比较运算电路的输出端输出电流控制信号，所述谐振单元(1)耦接于比较运算电路以接收电流控制信号并改变开关管的开关频率。
    [0005] 5.根据权利要求4所述的一种谐振电路，其特征在于：还包括温度检测单元(7)和告警单元，温度检测单元(7)用于检测谐振单元(1)的开关管工作温度并输出相应的温度信号，所述告警单元耦接于温度检测单元(7)以接收温度信号并响应温度信号发出告警。
    [0006] 6.根据权利要求5所述的一种谐振电路，其特征在于：所述告警单元包括第二比较电路(81)、控制电路(82)和告警电路(83)，所述第二比较电路(81)耦接于温度检测单元(7)以接收温度信号并输出相应的第二比较信号，所述控制电路(82)耦接于第二比较电路(81)以接收第二比较信号并输出相应的控制信号，所述告警电路(83)耦接于控制电路(82)以接收控制信号并响应控制信号发出告警。
    [0007] 7.根据权利要求1所述的一种谐振电路，其特征在于：所述频率控制单元(4)为压控振荡器。
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
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    优先权:
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