本發(fā)明屬于電源技術(shù)改進(jìn)領(lǐng)域，尤其涉及一種高頻諧振無傳感器的直流電流源。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的直流電流源分為功率環(huán)節(jié)，電流采樣環(huán)節(jié)和反饋控制環(huán)節(jié)。通過隔離或非隔離的電流檢測電路獲取電流信息，再通過反饋計(jì)算誤差輸出控制量，控制電流源的功率環(huán)節(jié)，達(dá)到對(duì)輸出電流的控制。如下圖1所示，是基于同步buck拓?fù)涞拈_關(guān)型電流源結(jié)構(gòu)。

傳統(tǒng)的直流電流源結(jié)構(gòu)中，采用了專門的電流檢測電路，能夠精確的反饋輸出電流，并通過調(diào)整控制器輸出控制輸出電流。但是該方案的主要缺陷是，由于電流檢測電路的引入，無論是霍爾電流檢測還是采樣電阻檢測都會(huì)引入附加的電子元件，增加系統(tǒng)的成本，體積以及損耗。開關(guān)電路有較高的開關(guān)損耗，不適用于特別高頻的應(yīng)用環(huán)境。此外，采樣反饋電路受限于電流檢測電路的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，也會(huì)影響系統(tǒng)的高頻化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種高頻諧振無傳感器的直流電流源，旨在解決上述的技術(shù)問題。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種多諧振的dc-dc變換器，所述dc-dc變換器包括驅(qū)動(dòng)電路及功率電路，所述驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接所述功率電路的驅(qū)動(dòng)端，所述功率電路包括輸入諧振模塊、串聯(lián)諧振模塊、輸出諧振模塊、主動(dòng)開關(guān)模塊及被動(dòng)開關(guān)模塊，電壓vin的輸出端連接所述輸入諧振模塊的輸入端，所述輸入諧振模塊的輸出端連接所述串聯(lián)諧振模塊的輸入端，所述串聯(lián)諧振模塊的輸出端連接所述輸出諧振模塊的輸出端，所述主動(dòng)開關(guān)模塊的輸出端連接所述串聯(lián)諧振模塊的輸入端，所述被動(dòng)開關(guān)模塊的輸出端連接所述輸出諧振模塊的輸入端，所述電源vin的輸出端分別連接所述主動(dòng)開關(guān)模塊的輸入端及被動(dòng)開關(guān)模塊的輸入端。

本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述輸入諧振模塊包括電感l(wèi)in及電容cin，所述電源vin的正端連接所述電感l(wèi)in的一端，所述電感l(wèi)in的另一端連接所述電容cin的一端，所述電容cin的另一端連接所述電源vin的負(fù)端。

本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述串聯(lián)諧振模塊包括電感l(wèi)s及電容cs，所述電感l(wèi)s的一端連接所述電感l(wèi)in的另一端，所述電感l(wèi)s的另一端連接所述電容cs的一端。

本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述輸出諧振模塊包括電感l(wèi)out及電容cout，所述電感l(wèi)out的一端及電容cout的一端分別連接所述電容cs的另一端，所述電容cout的另一端連接所述電壓vin的負(fù)端。

本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述主動(dòng)開關(guān)模塊包括mos管m1，所述mos管m1的源極連接所述電源vin的負(fù)端及電容cin的另一端，所述mos管m1的漏極連接所述電感l(wèi)in的另一端、電感l(wèi)s的一端及電容cin的一端。

本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述被動(dòng)開關(guān)模塊包括二極管d1，所述二極管d1的陰極分別連接所述電容cs的另一端、電容cout的一端及電感l(wèi)out的一端，所述二極管d1的另一端分別連接所述電容cout的另一端及電壓vin的負(fù)端。

本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述驅(qū)動(dòng)電路包括驅(qū)動(dòng)器，所述驅(qū)動(dòng)器的輸出端連接所述mos管m1的柵極。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種高頻諧振無傳感器的直流電流源，所述直流電流源包括多個(gè)dc-dc變換器、分頻器及振蕩器，多個(gè)所述dc-dc變換器并列設(shè)置，多個(gè)所述dc-dc變換器上的驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端分別連接所述分頻器的輸出端，所述分頻器的輸入端連接所述振蕩器的輸入端。

本發(fā)明的有益效果是：e2多諧振dc-dc變換器模塊采用e電路結(jié)構(gòu)，能夠滿足zvs及zds，開關(guān)損耗低，效率高。由于開關(guān)損耗低，所以電路能工作在數(shù)百khz甚至mhz級(jí)的工作頻率，能夠有效減少無源器件的電容電感值。由于沒有額外的電流檢測電路，所以系統(tǒng)的成本可以大幅降低。此外當(dāng)頻率大幅上升后，電路中功率部分的電容以及電感取值都可以特別小，因而可以顯著降低成本。極高的工作頻率和較小的電容電感值，能夠有效地提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。較小的電容電感，可以選用陶瓷電容及空芯線圈等重量輕的元件，能夠顯著減小系統(tǒng)的體積和重量，便于很多對(duì)此要求嚴(yán)格的應(yīng)用場合。由于采用多相并聯(lián)技術(shù)，n相并聯(lián)能夠消除n-1次諧波，而本身系統(tǒng)頻率也較高，所以輸入和輸出電流的紋波都很低。

附圖說明

圖1是傳統(tǒng)的基于同步buck拓?fù)涞拈_關(guān)型電流源結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的多諧振dc-dc變換器的原理圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的多諧振dc-dc變換器模塊典型波形圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的多諧振dc-dc變換器模塊的負(fù)載特性i-v曲線圖。

圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的高頻諧振無傳感器的直流電流源原理圖。

具體實(shí)施方式

圖2-4示出了本發(fā)明提供的多諧振的dc-dc變換器，所述dc-dc變換器包括驅(qū)動(dòng)電路及功率電路，所述驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接所述功率電路的驅(qū)動(dòng)端，所述功率電路包括輸入諧振模塊、串聯(lián)諧振模塊、輸出諧振模塊、主動(dòng)開關(guān)模塊及被動(dòng)開關(guān)模塊，電壓vin的輸出端連接所述輸入諧振模塊的輸入端，所述輸入諧振模塊的輸出端連接所述串聯(lián)諧振模塊的輸入端，所述串聯(lián)諧振模塊的輸出端連接所述輸出諧振模塊的輸出端，所述主動(dòng)開關(guān)模塊的輸出端連接所述串聯(lián)諧振模塊的輸入端，所述被動(dòng)開關(guān)模塊的輸出端連接所述輸出諧振模塊的輸入端，所述電源vin的輸出端分別連接所述主動(dòng)開關(guān)模塊的輸入端及被動(dòng)開關(guān)模塊的輸入端。

所述輸入諧振模塊包括電感l(wèi)in及電容cin，所述電源vin的正端連接所述電感l(wèi)in的一端，所述電感l(wèi)in的另一端連接所述電容cin的一端，所述電容cin的另一端連接所述電源vin的負(fù)端。

所述串聯(lián)諧振模塊包括電感l(wèi)s及電容cs，所述電感l(wèi)s的一端連接所述電感l(wèi)in的另一端，所述電感l(wèi)s的另一端連接所述電容cs的一端。

所述輸出諧振模塊包括電感l(wèi)out及電容cout，所述電感l(wèi)out的一端及電容cout的一端分別連接所述電容cs的另一端，所述電容cout的另一端連接所述電壓vin的負(fù)端。

所述主動(dòng)開關(guān)模塊包括mos管m1，所述mos管m1的源極連接所述電源vin的負(fù)端及電容cin的另一端，所述mos管m1的漏極連接所述電感l(wèi)in的另一端、電感l(wèi)s的一端及電容cin的一端。

所述被動(dòng)開關(guān)模塊包括二極管d1，所述二極管d1的陰極分別連接所述電容cs的另一端、電容cout的一端及電感l(wèi)out的一端，所述二極管d1的另一端分別連接所述電容cout的另一端及電壓vin的負(fù)端。

所述驅(qū)動(dòng)電路包括驅(qū)動(dòng)器，所述驅(qū)動(dòng)器的輸出端連接所述mos管m1的柵極。

圖5示出了本發(fā)明的另一目的在于提供一種高頻諧振無傳感器的直流電流源，所述直流電流源包括多個(gè)dc-dc變換器、分頻器及振蕩器，多個(gè)所述dc-dc變換器并列設(shè)置，多個(gè)所述dc-dc變換器上的驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端分別連接所述分頻器的輸出端，所述分頻器的輸入端連接所述振蕩器的輸入端。

一種高頻諧振型無傳感器直流電流源。電路由e2多諧振dc-dc變換器構(gòu)成基本的電流源模塊，再利用多路并聯(lián)的結(jié)構(gòu)顯著減少輸入輸出的電流紋波。

圖2為e2多諧振dc-dc變換器模塊，包括驅(qū)動(dòng)電路和主功率電路。圖中包括輸入電壓vin，輸出電流iout表征系統(tǒng)的外特性。主功率電路包括3對(duì)lc諧振網(wǎng)絡(luò)，分別是輸入諧振網(wǎng)絡(luò)lin和cin，串聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)ls和cs以及輸出諧振網(wǎng)絡(luò)lout和cout；主功率電路還包括主動(dòng)開關(guān)管m1和被動(dòng)開關(guān)管（二極管）d1。驅(qū)動(dòng)電路包括能夠完成對(duì)m1進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的芯片和一個(gè)時(shí)鐘振蕩器芯片。

圖3為典型的e2多諧振dc-dc變換器模塊的主動(dòng)開關(guān)管m1和被動(dòng)開關(guān)管（二極管）d1上的電壓波形。vds波形為主開關(guān)管上的電壓電流及驅(qū)動(dòng)的波形，vdiode為被動(dòng)開關(guān)管（二極管）d1上的電壓電流波形。由圖形可以看出開關(guān)管上電壓滿足zvs和zds，能夠有效地減少開關(guān)損耗。

圖4為e2多諧振dc-dc變換器模塊的負(fù)載特性i-v曲線。在恒流輸出區(qū)，模塊電流隨著輸出電壓升高，只有很小的下降，因此非常適合于恒流源應(yīng)用。而在過壓保護(hù)區(qū)，模塊輸出電流自動(dòng)下降，不必外加負(fù)載過壓保護(hù)電路。模塊有一個(gè)最大功率點(diǎn)，所以在工作過程中不會(huì)超過最大功率輸出，所以也不用外加過載保護(hù)電路。

圖5為本文所提出的一種高頻諧振型無傳感器直流電流源，采用多相結(jié)構(gòu)，每一相為一個(gè)完整的e2多諧振dc-dc變換器模塊。每一相的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來自于振蕩器及其分頻電路，達(dá)到移相的目的。由于移相的作用，n-1（n位相數(shù)）次諧波都被抵消，因而輸入和輸出的電流紋波都將大幅減少。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。