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
【專利摘要】本發(fā)明公開了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；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；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，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。本發(fā)明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)。實施本發(fā)明提供的技術(shù)方案，可有效實現(xiàn)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。
【專利說明】
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)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電子技術(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)】
[0002]自20世紀40年代人類發(fā)明晶體管以來，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。現(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。
[0003]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。在鐵氧體磁芯被發(fā)明以前，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。
[0004]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(xué)首先創(chuàng)制出含鈷鐵氧體的永磁材料，當(dāng)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(xué)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)。鐵氧體磁芯的發(fā)明將電源技術(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，是一項偉大的發(fā)明。
[0005]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。
[0006]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(dǎo)通損耗和截止損耗。導(dǎo)通損耗產(chǎn)生的原因:導(dǎo)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(dǎo)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(dāng)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。
[0007]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(yīng)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(dǎo)、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。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種電流型過零點檢測技術(shù)方案，適用于對尚頻電子開關(guān)的過零點的準確檢測，提尚抗干擾性能，從而提尚尚頻功率電路的效率，降低電路損耗。
[0009]為解決以上技術(shù)問題，一方面，本發(fā)明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；
[0010]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；
[0011]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，
[0012]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。
[0013]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。
[0014]在一種可實現(xiàn)的方式中，所述分壓電路包括:第一電阻(Rl)和第一電容(Cl)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；
[0015]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。
[0016]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(Ul);
[0017]第三電阻(R3)的一端連接在運算放大器(Ul)的反相輸入端，另一端與所分壓電路連接;運算放大器(Ul)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(Ul)的反相輸入端上，另一端連接在運算放大器(Ul)的輸出端;并且，運算放大器(Ul)的輸出端作為所述電流串聯(lián)負反饋電路的輸出端。
[0018]優(yōu)選地，所述電流放大電路，包括:三極管(U2)和第五電阻(R5);
[0019]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；
[0020]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。
[0021 ] 優(yōu)選地，所述三極管(U2)為NPN型三極管或PNP型三極管。
[0022]另一方面，本發(fā)明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。
[0023 ] 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。
[0024]本發(fā)明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尚檢測尚頻電子開關(guān)的過零點變化的精度，從而提尚尚頻功率電路的效率，降低功率電路的各種能量損耗。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明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。
[0026]圖2是本發(fā)明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】
[0027]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。
[0028]參見圖1，是本發(fā)明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。
[0029]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1、反饋電路20、電流放大電路30。
[0030]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；
[0031]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，
[0032]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。
[0033]本發(fā)明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。
[0034]參見圖2，是本發(fā)明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。
[0035]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Rl和第一電容Cl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)Kl的電壓輸出端Vds。
[0036]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Cl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Cl、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Cl、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。
[0037 ] 在本實施例中，所述高頻電子開關(guān)Kl包括但不限于M0S(metal-oxide_s emi conductor，金屬-氧化物-半導(dǎo)體)管、晶閘管、IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，絕緣柵雙極型晶體管)、GTR(Giant Transistor，電力晶體管)中的任意一項。
[0038]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。
[0039]優(yōu)選地，當(dāng)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):
[0040]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Ul。其中，第三電阻R3的一端連接在運算放大器Ul的反相輸入端，另一端與所分壓電路連接;運算放大器Ul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Ul的反相輸入端上，另一端連接在運算放大器Ul的輸出端;并且，運算放大器Ul的輸出端作為所述電流串聯(lián)負反饋電路的輸出端。
[0041]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。
[0042]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)。
[0043]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)Kl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(dǎo)、輻射等影響，提高高頻功率電路過零點檢測的準確性。
[0044]本發(fā)明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Cl、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尚檢測尚頻電子開關(guān)的過零點變化的精度，從而提尚尚頻功率電路的效率，降低功率電路的各種能量損耗。
[0045]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種適用于高頻電子開關(guān)的電流型過零點檢測電路，其特征在于，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。2.如權(quán)利要求1所述的適用于高頻電子開關(guān)的電流型過零點檢測電路，其特征在于，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。3.如權(quán)利要求1所述的適用于高頻電子開關(guān)的電流型過零點檢測電路，其特征在于，所述分壓電路包括:第一電阻(Rl)和第一電容(Cl)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。4.如權(quán)利要求2所述的適用于高頻電子開關(guān)的電流型過零點檢測電路，其特征在于，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(Ul); 第三電阻(R3)的一端連接在運算放大器(Ul)的反相輸入端，另一端與所分壓電路連接;運算放大器(Ul)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(Ul)的反相輸入端上，另一端連接在運算放大器(Ul)的輸出端;并且，運算放大器(Ul)的輸出端作為所述電流串聯(lián)負反饋電路的輸出端。5.如權(quán)利要求1?4任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，其特征在于，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。6.如權(quán)利要求5所述的適用于高頻電子開關(guān)的電流型過零點檢測電路，其特征在于，所述三極管(U2)為NPN型三極管或PNP型三極管。7.—種適用于高頻電子開關(guān)的電流型過零點檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括高頻電子開關(guān)，以及，如權(quán)利要求1?6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。8.如權(quán)利要求7所述的一種適用于高頻電子開關(guān)的電流型過零點檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述高頻電子開關(guān)包括MOS管、晶閘管、IGBT、GTR中的任意一項。
【文檔編號】G01R19/175GK105938157SQ201610397650
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年6月6日
【發(fā)明人】魏天魁, 蔣凌帆, 黃曉
【申請人】惠州小明太陽能投資管理有限公司