[发明专利]压电陶瓷变压器谐振频率跟踪电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种压电陶瓷变压器谐振频率补偿电路，尤其涉及一种压电陶瓷变压器谐振频率跟踪电路。

背景技术

压电陶瓷变压器是利用压电陶瓷的压电效应来实现电能的变换，压电陶瓷变压器具有体积小、传输功率大、效率高的优点。压电陶瓷变压器具有如下特性：温度升高，固有谐振频率升高；负载增大，固有谐振频率升高。压电陶瓷变压器最佳工作状态一方面要保证驱动频率等于压电陶瓷的固有谐振频率，另一方面还要保证移相角度为105～110度之间。为了能够让压变陶瓷发挥出上述优点，就必须保证压电陶瓷变压器工作在谐振状态，即压电陶瓷变压器的输入电压频率与固有谐振频率相等。但是由于负载的变化，系统发热等因素的影响，使压电陶瓷变压器的固有频率发生变化，导致压电陶瓷变压器的传输功率和效率降低。为了保证压电陶瓷变压器一直工作在固有谐振频率上，就必须保证压电陶瓷变压器输入电压频率能够跟踪固有谐振频率。

现有的第一种方法是温度补偿法，通过在谐振回路里串联负温度系数的电容来补偿压电陶瓷变压器因温度升高导致的固有谐振频率上升，原理是温度升高，谐振电容减小，谐振频率升高，达到谐振频率与陶瓷变压器固有频率谐振频率相等的目的。这种方法需要增加负温度系数的电容，电路结构简单，但是这种方法由于谐振电感和谐振电容的误差较大，而压电陶瓷变压器的Q值很高，对驱动频率的精度要求也很高，所以对谐振电感、谐振电容的筛选也要求很严格，在生产上需要增加工序，也增加了成本，而且这种方面谐振电路频率的一致性很差，影响良率。

现有的第二种方法是频率自动控制法，这种方法也是通过锁相环的方法对频率和相位进行跟踪，这种方法锁相范围很宽，但是这种方法相位跟踪精度很差，只能大致跟踪压电陶瓷变压器的谐振频率，使谐振频率在压电陶瓷变压器的固有谐振频率附近摆动，不能使陶瓷变压器的移相角度固定在105-110度之间，而且当压电陶瓷变压器移相等于90度的时候容易损坏陶瓷变压器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压电陶瓷变压器谐振频率跟踪电路，用于解决现有的压电陶瓷变压器在工作过程中由于温度升高，使得其固有谐振频率升高，并进一步导致压电陶瓷变压器的传输功率和效率降低的问题。

本发明一种压电陶瓷变压器谐振频率跟踪电路，包括，压电陶瓷，与一谐振电感的一端连接；一电流开关，与谐振电感的另一端连接，用于将电源输入的直流电压转换成高频脉冲电流，其中，一采样电路，用于对压电陶瓷的输入信号或输出信号进行采样；一锁相环电路与所述采样电路的输出端连接，用于校正采样的所述信号，并将校正后的信号作为反馈信号输出给所述电流开关，以控制所述电流开关输出的脉冲电流频率。

本发明一种压电陶瓷变压器谐振频率跟踪电路的一实施例，其中，所述锁相环电路通过一栅极驱动器与所述电流开关连接，所述栅极驱动器还与一控制电路连接，所述控制电路用于控制电流开关输出的脉冲电流的宽度，所述栅极驱动器能够将所述控制电路输入的信号进行放大，并将所述锁相环电路输出的所述经校正后的所述输入信号或输出信号进行放大，以驱动所述电流开关。

本发明一种压电陶瓷变压器谐振频率跟踪电路的一实施例，其中，电流开关的电路结构具体包括：电流开关的输入端连接第一功率MOS管和第二功率MOS管的栅极，第一功率MOS管的源极接电源VDD极，所述第一功率MOS管的漏极接第二功率MOS管的漏极和电流开关的输出端，第二功率MOS管的源极接接过流保护采样电阻，过流保护采样电阻的另一端接地。

本发明一种压电陶瓷变压器谐振频率跟踪电路的一实施例，其中，采样电路的电路结构包括：采样电路的输入端连接第八电阻，第八电阻的另一端连接第九电阻和第三运算放大器的正向输入端，第九电阻的另一端接地，第三运算放大器的反向输入端连接参考电压源的正极，参考电压源的负极接地，第三运算放大器的输出端连接光耦的发光二极管阳极，发光二极管阴极接地，光耦的光电三极管发射极接地，集电集接采样电路的输出端。

本发明一种压电陶瓷变压器谐振频率跟踪电路的一实施例，其中，还包括一检测电感，与所述谐振电感用互感耦合，用于检测谐振回路的输入电压信号，并传送给采样电路；所述采样电路的采样输入端与所述检测电感连接。