[发明专利]一种具备在线阻抗监测的功率放大器及其调整方法

说明书

本发明公开了一种具备在线阻抗监测的功率放大器及其调整方法，功率放大器包括功率放大单元和在线阻抗监测单元，功率放大单元包括依次连接的功放控制器、驱动电路、功率放大模块，功放控制器连接输入信源，功率放大模块连接负载，在线阻抗监测单元包括信息处理模块、幅值检测电路、相位预处理电路、电压电流采集电路，电压电流采集电路的输入端连接功率放大单元的输出电路，输出端连接幅值检测电路和相位预处理电路，幅值检测电路和相位预处理电路连接信息处理模块，信息处理模块连接功放控制器。本发明通过在线阻抗监测单元实时监测负载阻抗，对功率放大模块的增益进行调整，解决功率放大器的增益参数会引起电路不匹配的问题。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种具备在线阻抗监测的功率放大器及其调整方法。

背景技术

目前功率放大器往往采用离线测试后的负载阻抗数据进行阻抗匹配和驱动参数设置，而负载比如换能器在工作时其自身的温度、负载变化、环境因素等都会引起其阻抗特性的改变，若功率放大器的增益参数未随之改变，此时必然引起整个电路不匹配，可能导致负载损坏或实际驱动效果变差，因此，需要设计一种能有效解决上述问题的功率放大器。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于上述问题，本发明提供一种具备在线阻抗监测的功率放大器及其调整方法，解决功率放大器的增益参数会引起电路不匹配的问题。

(二)技术方案

基于上述的技术问题，本发明提供一种具备在线阻抗监测的功率放大器，所述功率放大器包括功率放大单元和在线阻抗监测单元，所述功率放大单元包括依次连接的功放控制器、驱动电路、功率放大模块，所述功放控制器连接输入信源，所述功率放大模块连接负载；

所述在线阻抗监测单元包括信息处理模块、幅值检测电路、相位预处理电路、电压电流采集电路，所述电压电流采集电路的输入端连接功率放大单元的输出电路，输出端连接所述幅值检测电路和相位预处理电路，所述幅值检测电路和相位预处理电路连接信息处理模块，所述信息处理模块连接功放控制器；

所述信息处理模块包括阻抗计算模块和与所述阻抗计算模块均连接的相位检测模块、幅值采集模块，所述幅值采集模块连接所述幅值检测电路，所述相位检测模块连接所述相位预处理电路，所述阻抗计算模块连接所述功放控制器；

所述相位检测模块包括相位计算模块和与所述相位计算模块均连接的计数器一、计数器二和相位鉴别模块，所述计数器二连接相位鉴别模块，所述计数器一、计数器二、相位计算模块、幅值采集模块和阻抗计算模块均连接时钟发生器；

所述功放控制器用于根据在线阻抗监测单元输出的实时阻抗，实时调整输入信源的幅值；所述相位预处理电路用于将一路交流模拟电压信号和一路交流模拟电流信号分别转换成同周期、同相位的方波信号；所述计数器一用于检测电压领先或滞后电流的计数值，所述计数器二用于检测电压的一个周期的计数值，所述相位鉴别模块用于判断相位符号。

进一步的，所述电压电流采集电路包括电压传感器、电流传感器和传感器调理电路，所述电压传感器和电流传感器分别并联或串联设于功率放大单元的输出电路，电压传感器和电流传感器连接所述传感器调理电路，所述传感器调理电路用于将采集的电压、电流信号的变换，并滤除直流和高频噪声信号。

进一步的，所述传感器调理电路采用有源带通滤波器。

进一步的，所述功率放大单元还包括滤波模块，所述滤波模块连接功率放大模块的输出端。

进一步的，所述滤波模块采用LC梯形滤波网络。

进一步的，所述相位预处理电路包括过零比较电路。

进一步的，所述功率放大模块包括4组电路结构相同的呈H桥式连接的功率开关模块，每个功率开关模块包括一个开关管和反向并列的二极管，所述开关管与所述驱动电路相连。