BR102012033419A2 - Circuito de acionamento piezoelétrico com chaveamento em tensão zero (zvs) - Google Patents
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Abstract
CIRCUITO DE ACIONAMENTO PIEZOELÉTRICO COM CHAVEAMENTO EM TENSÃO ZERO (ZVS). Trata-se de um circuito piezoelétrico com chaveamento em tensão zero (ZVS) para uso em um conversor de energia do tipo com chaveamento. Ele recebe uma tensão de CC de entrada advinda de um circuito de acionamento em meia-ponte e, mediante o chaveamento de um conjunto de chaves de banda lateral superior e de um conjunto de chaves de banda lateral inferior do referido circuito de acionamento em meia-ponte, converte-a em tensão de CA e a alimenta a um elemento piezoelétrico para acionar uma carga. Um circuito derivado conecta-se eletricamente entre o circuito de acionamento em meia-ponte e o elemento peizoelétrico para o chaveamento em tensão zero (ZVS). A saber, quando ambos os conjuntos de chaves de banda lateral superior e de banda lateral inferior são desativados, o circuito derivado ressona com sua capacitância parasita de tal modo que os conjuntos de chaves de banda lateral superior e de banda lateral inferior realizem o ZVS, obtendo assim o ZVS em uma ampla variedade de frequências e grande variedade de cargas.
Description
"CIRCUITO DE ACIONAMENTO PIEZOELÉTRICO COM CHAVEAMENTO EM TENSÃO ZERO (ZVS)"
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
CAMPO DA INVENÇÃO
A presente invenção refere-se a um circuito de acionamento piezoelétrico com chaveamento em tensão zero (ZVS) e, em especial, a um circuito de acionamento piezoelétrico de um circuito em meia-ponte com chaveamento em tensão zero (ZVS) capaz de operar em uma ampla largura de banda ampla e em uma ampla variedade de cargas.
ESTADO DA TÉCNICA
Graças às vantagens de tamanho compacto, perfil fino e ausência de Interferência Eletromagnética (EMI), os transformadores piezoelétricos vem sendo usados difundidamente nos circuitos de acionamento de energia. No entanto, os transformadores piezoelétricos ainda apresentam alguns problemas não- superados. Por exemplo, ao aplicar um transformador piezoelétrico em um circuito com chaveamento de ponte, normalmente, é necessário conectar um indutor entre o circuito com chaveamento de ponte e o transformador piezoelétrico para atingir o Chaveamento em Tensão Zero. No entanto, o indutor em si é mais grosso do que o transformador piezoelétrico (ou seja, sua dimensão é maior do que a dele), tornando assim necessário sacrificar as vantagens de perfil fino do transformador piezoelétrico. Ademais, a disposição do indutor no circuito principal poderia causar perda adicional de energia e interferência eletromagnética (EMI).
Por outro lado, ao não incluir um indutor em um circuito de acionamento com um transformador piezoelétrico, embora ele possa atingir o Chaveamento em Tensão Zero (ZVS) para uma faixa de carga específica, a faixa de freqüência aplicável é estreita demais, impossibilitando o transformador piezoelétrico de manter operações de ZVS nas condições de controle de retroalimentação de variações de freqüência e grandes faixas de variações de carga. Na prática, independentemente de se o transformador piezoelétrico é utilizado junto com um indutor, a faixa de freqüência para o circuito de acionamento atingir o ZVS é bem estreita. Ademais, em aplicações reais, é difícil atingir o ZVS para uma carga leve quando esta está muito longe da freqüência de ressonância. Por esse motivo, o desenvolvimento e a aplicação de transformadores piezoelétricos em fontes de alimentação é bastante restrito. Portanto, hoje, a concepção e o desempenho dos transformadores piezoelétricos não são totalmente satisfatórios e há bastante espaço para melhorias.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO Em vista aos problemas e desvantagens da técnica anterior, a
presente invenção proporciona um circuito de acionamento piezoelétrico com chaveamento em tensão zero (ZVS) com o intuito de superar as deficiências e desvantagens da técnica anterior.
O principal objetivo da presente invenção consiste em proporcionar um circuito de acionamento piezoelétrico com chaveamento em tensão zero (ZVS) que utilize um circuito derivado para auxiliar a ressonância de uma chave em meia-ponte no tempo ocioso a fim de atingir o ZVS para uma carga variável e uma freqüência operacional variável.
Outro objetivo da presente invenção consiste em proporcionar um circuito de acionamento piezoelétrico com chaveamento em tensão zero (ZVS) no qual um circuito derivado substitui um indutor comum na principal via de corrente a fim de diminuir o espaço ocupado e a perda de energia, bem como de obter um perfil fino e maior eficiência para o circuito como um todo, melhorando assim o desenvolvimento e a aplicação dessa tecnologia, bem como a competitividade do produto. Com o intuito de atingir o objetivo acima, a presente invenção
proporciona um circuito de acionamento piezoelétrico com chaveamento em tensão zero (ZVS) que compreende: um circuito de acionamento em meia-ponte, um elemento piezoelétrico e ao menos um circuito derivado. O circuito de acionamento em meia-ponte é utilizado para receber uma tensão de CC de entrada e inclui um conjunto de chaves de banda lateral superior e um conjunto de chaves de banda lateral inferior conectados em série para converter a tensão de CC de entrada em tensão de CA mediante o chaveamento dos conjuntos de chaves de banda lateral superior e de banda lateral inferior. O elemento piezoelétrico conecta-se eletricamente ao circuito de acionamento em meia-ponte para receber a tensão de CA e alimentar uma carga. O circuito derivado conecta-se eletricamente entre o circuito de acionamento em meia- ponte e o elemento piezoelétrico. O circuito derivado ressona com o circuito de acionamento em meia-ponte de tal modo que os conjuntos de chaves de banda lateral superior e de banda lateral inferior realizem um chaveamento em tensão zero (ZVS).
Um maior âmbito de aplicabilidade da presente invenção transparecerá pela leitura das descrições detalhadas dadas a seguir. No entanto, deve-se ter em mente que, embora indiquem concretizações preferidas da presente invenção, as descrições detalhadas e os exemplos específicos são dados a título meramente elucidativo uma vez que várias alterações e modificações dentro do âmbito e da essência da presente invenção transparecerão aos versados na técnica pela leitura das referidas descrições detalhadas. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A seguir, descreveremos brevemente os desenhos relacionados às descrições detalhadas da presente invenção seguintes, dentre os quais:
a figura 1 é um diagrama de circuito de um circuito de acionamento piezoelétrico com chaveamento em tensão zero (ZVS) de acordo com uma primeira concretização da presente invenção;
a figura 2 é um diagrama com formas de onda de uma tensão de CA em um circuito de acionamento piezoelétrico com chaveamento em tensão zero (ZVS) de acordo com uma primeira concretização da presente invenção; a figura 3 é um diagrama de circuito de um circuito de
acionamento piezoelétrico com chaveamento em tensão zero (ZVS) de acordo com uma segunda concretização da presente invenção;
a figura 4 é um diagrama com formas de onda de uma tensão de CA em um circuito de acionamento piezoelétrico com chaveamento em tensão zero (ZVS) de acordo com uma segunda concretização da presente invenção;
a figura 5 é um diagrama de circuito de um circuito de acionamento piezoelétrico com chaveamento em tensão zero (ZVS) de acordo com uma terceira concretização da presente invenção; e
a figura 6 é um diagrama de circuito de um circuito de acionamento piezoelétrico com chaveamento em tensão zero (ZVS) de acordo com uma quarta concretização da presente invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA CONCRETIZAÇÃO
PREFERIDA
O propósito, a estrutura, as características, as funções e as vantagens da presente invenção serão apreendidos e compreendidos mais plenamente pela leitura da descrição detalhada a seguir com referência aos desenhos anexos.
A figura 1 é um diagrama de circuito de um circuito de acionamento piezoelétrico com chaveamento em tensão zero (ZVS) de acordo com uma primeira concretização da presente invenção. Conforme ilustra a figura 1, o circuito de acionamento piezoelétrico com chaveamento em tensão zero (ZVS) 10 inclui: um circuito de acionamento em meia-ponte 12, um elemento piezoelétrico 14 e ao menos um circuito derivado 16. O circuito de acionamento em meia-ponte 12 inclui um conjunto de chaves de banda lateral superior 18 e um conjunto de chaves de banda lateral inferior 20 conectados em série. O circuito de acionamento em meia- ponte 12 recebe uma tensão de CC de entrada (VDc) e a converte em uma tensão de CA de onda quadrada mediante o chaveamento dos conjuntos de chaves de banda lateral superior 18 e de banda lateral inferior 20. O elemento piezoelétrico 14 conecta- se eletricamente ao circuito de acionamento em meia-ponte 12 para receber a tensão de CA a fim de realizar a ressonância e, então, alimentar uma carga 22, a qual pode ser uma Lâmpada Fluorescente de Cátodo Frio (CCFL), uma Lâmpada Fluorescente de Cátodo Quente (HCFL), uma Lâmpada com Descarga de Alta Intensidade (HID), um Díodo Emissor de Luz (LED)1 um circuito retificador, um atuador piezoelétrico ou um circuito de chaveamento. O circuito derivado 16 conecta-se eletricamente entre o circuito de acionamento em meia-ponte 12 e o elemento piezoelétrico 14. O circuito derivado 16 ressona com o circuito de acionamento em meia-ponte 12 de tal modo que os conjuntos de chaves de banda lateral superior 18 e de banda lateral inferior 20 realizem um chaveamento em tensão zero (ZVS), conforme descreveremos em detalhes mais adiante.
Agora, descreveremos em detalhes os elementos do circuito a fim de facilitar a explicação das operações do circuito mais adiante. O conjunto de chaves de banda lateral superior 18 inclui uma primeira capacitância parasita (CKi) 182 e um primeiro díodo parasita 184. O conjunto de chaves de banda lateral inferior 20 inclui uma segunda capacitância parasita (CK2> 202 e um segundo díodo parasita 204. O elemento piezoelétrico 14 pode ser um transformador piezoelétrico ou um ressonador piezoelétrico. No caso, tomou-se como exemplo para a explicação um transformador piezoelétrico, o qual inclui um capacitor de entrada (Cp) 142. Na primeira concretização, tomou-se como exemplo para a explicação um conjunto de circuitos derivados 16, o qual inclui um indutor derivado (Ls) 162, uma chave bidirecional (Ks) 164 e uma fonte de alimentação derivada (VDD/2) 166; em que a fonte de alimentação derivada 166 alimenta tensão de acionamento à chave bidirecional (K- s) 164, de tal modo que a tensão de CC da fonte de alimentação derivada 166 seja metade da tensão de CC de entrada (VDC).
A seguir, refira-se à figura 2 para consultar um diagrama com formas de onda de uma tensão de CA em um circuito de acionamento piezoelétrico com chaveamento em tensão zero (ZVS) de acordo com uma primeira concretização da presente invenção. Doravante, descrever-se-á a operação do circuito de acionamento piezoelétrico 10 a fim de explicar como obter o chaveamento em tensão zero (ZVS). Em primeiro lugar, no período operacional [Vt1], o conjunto de chaves de banda lateral superior (JCl) 18 é ativado, ao passo que o conjunto de chaves de banda lateral inferior (K2) 20 é desativado. Nesse período, o circuito derivado 16 é desligado, portanto, a corrente de entrada ip flui ao elemento piezoelétrico 14, e a tensão Vp através do capacitor de entrada 142 é igual à tensão de CC de entrada (Vdc)1 e essa tensão é positiva. Ao fim desse período operacional, a chave bidirecional 164 do circuito derivado 16 permanece aberta.
tempo ocioso de um circuito em meia-ponte convencional, ambos os conjuntos de chaves de banda lateral superior 18 e de banda lateral inferior 20 são desativados. Nesse período, o circuito derivado 16 liga, de tal modo que o capacitor de entrada 142, a segunda capacitância parasita 202, a primeira capacitância parasita 182 e o indutor derivado 162 comecem a ressonar de modo que o capacitor de entrada 142 e a segunda capacitância parasita 202 comecem a ressonar e descarregar através do circuito derivado 16. Nesse ínterim, a primeira capacitância parasita 182 começa a ressonar e carregar. Vale mencionar que a tensão Vp através do capacitor de entrada 142 decresce à tensão zero por meio de um desvio positivo e senoidal, ao passo que a tensão através do conjunto de chaves de banda lateral superior 18 cresce ao nível da tensão de CC de entrada (VDc) de tal modo que possa servir como condição crítica para o chaveamento em tensão zero (SVZ) do conjunto de chaves de banda lateral inferior 20. Decerto, no período operacional (Vt2)1 quando a corrente de descarga de ressonância não é grande o suficiente, o capacitor de entrada 142 e a segunda capacitância parasita 202 não são capazes de descarregar a zero por completo, impossibilitando assim o conjunto de chaves de banda lateral inferior 20 de realizar o chaveamento em tensão zero no próximo período operacional. O período de ressonância (M2) do indutor derivado 162 e a capacitância total podem ser obtidos pela equação 1 a seguir:
curto, durante a ressonância é possível utilizar um pequeno indutor (indutor derivado 162) diretamente no circuito derivado 16 para coincidir com a capacitância total no circuito de acionamento piezoelétrico 10. Para tornar o circuito como um todo mais fino, a indutância parasita produzida no fio de condução do circuito derivado 16, ou a indutância mínima produzida pelo fio na placa de circuito impresso (PCB) do circuito
Então, no período operacional [M2), que corresponde ao
(1)
Visto que, normalmente, o período operacional [trt2]é bem
30 derivado 16, pode ser usada para coincidir com o capacitor de entrada 142, a primeira capacitância parasita 182 e a segunda capacitância parasita 202 a fim de realizar a ressonância. Quando a tensão Vp através do capacitor de entrada 142 descarrega a zero, esse período operacional se encerra. Em seguida, no período operacional [t2-t3], desativam-se ao
mesmo tempo o conjunto de chaves de banda lateral superior 18, o conjunto de chaves de banda lateral inferior 20 e os circuitos derivados 16. Nesse período operacional, o segundo díodo parasita 204 do conjunto de chaves de banda lateral inferior 20 é ativado a fim de alimentar a corrente im através do elemento piezoelétrico 14. Quando o conjunto de chaves de banda lateral inferior 20 começa a assumir a posição ativada, esse período operacional se encerra.
Em seguida, no período operacional [t3-t4), o conjunto de chaves de banda lateral superior 18 é desativado, ao passo que o conjunto de chaves de banda lateral inferior 20 é ativado. Nesse período, o circuito derivado 16 permanece desligado. Quando o conjunto de chaves de banda lateral superior 18 passa de desativado para ativado, a tensão de entrada do elemento piezoelétrico 14 é zero, ou seja, a tensão Vp através do capacitor de entrada 142 é zero, e continuará sendo zero após o chaveamento, obtendo assim o chaveamento em tensão zero (ZVS). Quando o conjunto de chaves de banda lateral inferior 20 é desativado, esse período operacional se encerra.
Ademais, no período operacional [Ms], desativam-se ambos os conjuntos de chaves de banda lateral superior 18 e de banda lateral inferior 20. Nesse período, o circuito derivado 16 começa a ligar assim como no período operacional (Vt2]. O capacitor de entrada 142, a segunda capacitância parasita 202, a primeira capacitância parasita 192 e o indutor derivado 162 começam a ressonar de modo que o capacitor de entrada 142 e a segunda capacitância parasita 202 comecem a ressonar e descarregar através do circuito derivado 16, ao passo que a primeira capacitância parasita 182 começa a ressonar e carregar. O período de ressonância [t4- t5] do indutor derivado 162 e a capacitância total podem ser obtidos através da equação operacional (2):
t5-t4= π^Σ^Ορ +CKl+CK2) (2)
Durante a ressonância, a tensão Vp através do capacitor de entrada 142 cresce ao nível da tensão de CC de entrada (Vdc) por meio de um desvio positivo e senoidal, ao passo que a tensão através do conjunto de chaves de banda lateral superior 18 decresce à tensão zero por meio de um desvio positivo e senoidal de tal modo que possa servir como condição crítica para o chaveamento em tensão zero (SVZ) do conjunto de chaves de banda lateral superior 18. Decerto, no período operacional [Ms], quando a corrente de descarga de ressonância não é grande o suficiente, o capacitor de entrada 142 não é capaz de descarregar a zero por completo, impossibilitando assim o conjunto de chaves de banda lateral superior 18 de realizar o chaveamento em tensão zero no próximo período operacional. Quando a tensão Vp através do capacitor de entrada 142 carrega ao nível da tensão de CC de entrada (VDc)> esse período operacional se encerra.
Então, no período operacional [Vt0], desativam-se ao mesmo tempo o conjunto de chaves de banda lateral superior 18, o conjunto de chaves de banda lateral inferior 20 e os circuitos derivados 16. Nesse período, a tensão Vp através do capacitor de entrada 142 começa carregar ao nível da tensão de CC de entrada (VDC)· Nesse ínterim, o primeiro díodo parasita 184 do conjunto de chaves de banda lateral superior 18 é ativado a fim de alimentar a corrente im através do elemento piezoelétrico 14. Quando o conjunto de chaves de banda lateral superior 18 assume a posição ativada, esse período operacional se encerra. Visto que, quando o conjunto de chaves de banda lateral superior 18 passa da posição desativada à posição ativada, a tensão de entrada Vp do elemento piezoelétrico 14 carrega ao nível da tensão de CC de entrada (VDc) e permanece em VDc após o chaveamento, obtém- se assim o chaveamento em tensão zero (ZVS).
Pelos períodos operacionais descritos acima, percebe-se que ambos os conjuntos de chaves de banda lateral superior 18 e de banda lateral inferior são ativados ao mesmo tempo nos períodos operacionais (Vt1] e (Vt4]. Em outros períodos operacionais, ambos os conjuntos de chaves de banda lateral superior 18 e de banda lateral inferior 20 são desativados, períodos esses que correspondem ao tempo ocioso do circuito em meia-ponte 12. Durante os períodos operacionais (Vt2] e [t4-t5], o capacitor de entrada 142, a segunda capacitância parasita 202, a primeira capacitância parasita 182 e o indutor derivado 162 começam a ressonar para carregar ou descarregar através do circuito derivado 16 a fim de possibilitar o chaveamento em tensão zero (ZVS). Outra abordagem para possibilitar o chaveamento em tensão zero (ZVS) consiste em, quando o segundo díodo parasita 204 do conjunto de chaves de banda lateral inferior 20 e o primeiro díodo parasita 184 do conjunto de chaves de banda lateral superior 18 operarem nos períodos operacionais correspondentes [t2-t3] e [t5-t0], eles alimentarem a corrente im através do elemento piezoelétrico 14, ao passo que a carga 22 é posta em ação ao receber a energia transferida pela corrente im a partir do elemento piezoelétrico 14. Vale mencionar que o elemento piezoelétrico 14 e 10
15
20
25
o circuito derivado 16 não têm nenhuma relação direta na operação. O elemento piezoelétrico 14 é acionado pelas ondas quadradas geradas pelos conjuntos de chaves de banda lateral superior 18 e de banda lateral inferior 20; ao passo que o circuito derivado 16 só é utilizado para o chaveamento em tensão zero (ZVS).
A presente invenção utiliza o circuito derivado 16 para permitir que o circuito de acionamento em meia-ponte 12 obtenha o chaveamento em tensão zero (ZVS), mas, primeiramente, precisa satisfazer as duas condições a seguir, conforme ilustram as equações de (3) a (6):
1. Um tempo ocioso longo o suficiente td, ou seja, t<j é igual aos períodos operacionais IVt3) ou |Vto]
U >7r^Ls(Cp+CKl+CK2) (3) 2. Quantidade suficiente de cargas de carregamento e
descarregamento Q:
Q> í%\dt
(4)
Kl + CK2 )
Vdc . 2π
(5)
sin
t
30
2 JL1ZCi Ts <β)
onde Ks é a chave bidirecional 164, Ts é o período de ativação da chave bidirecional 164, tal como o período operacional [trt2] ou (Ms), e is é a corrente do circuito derivado 16.
Pelas equações de (3) a (6), percebe-se que as duas condições para o chaveamento em tensão zero (ZVS) são: um tempo ocioso longo o suficiente e uma corrente is do circuito derivado 16 grande o suficiente; e essas condições não se relacionam a outros fatores (tais como freqüência e carga). Determina-se a corrente is do circuito derivado 16 com base na tensão de CC de entrada (VDc), no indutor derivado 162 (Ls)1 no capacitor de entrada 142 (CP), na primeira capacitância parasita 182 (CKi), na segunda capacitância parasita 202 (Ck2)1 sendo todos eles elementos convencionais. Portanto, quando o tempo ocioso for fixo, as condições para o chaveamento em tensão zero (ZVS) são fixas e não se relacionam com a freqüência nem com a carga operacionais para obter uma ampla largura de banda para o chaveamento em tensão zero (ZVS). A freqüência correspondente para o período td é 1/td, de modo que o limite superior da freqüência operacional do circuito derivado 16 seja 1/td.
A seguir, refira-se à figura 3 para consultar um diagrama de circuito de um circuito de acionamento piezoelétrico com chaveamento em tensão zero (ZVS) de acordo com uma segunda concretização da presente invenção. Conforme ilustra a figura 3, a diferença entre as concretizações segunda e primeira da presente invenção é que a segunda, na verdade, inclui uma concepção de chave bidirecional que se incorpora a um circuito de acionamento em meia-ponte, ou seja, o circuito derivado é concebido em dois conjuntos. Mais especificamente, no circuito de acionamento piezoelétrico 10, dois circuitos derivados conectam-se eletricamente entre o circuito de acionamento em meia-ponte 12 e o elemento piezoelétrico 14, a saber, um primeiro circuito derivado 24 e um segundo circuito derivado 26. O primeiro circuito derivado 24 inclui um primeiro indutor derivado 242 (Li) e uma primeira chave unidirecional 244 (S1) conectados em série. O segundo circuito derivado 26 conecta-se ao primeiro conjunto derivado 24. O segundo circuito derivado 26 inclui um segundo indutor derivado 262 (L2) e uma segunda chave unidirecional 264 (S2) conectados em série. Os conteúdos do circuito de acionamento em meia-ponte 12 e do elemento piezoelétrico 14 são os mesmos que na primeira configuração e não serão repetidos para fins de brevidade. Vale mencionar que o primeiro circuito derivado 24 conecta-se diretamente à tensão de CC de entrada (VDc), que será utilizada como tensão de acionamento V1, ao passo que o segundo circuito derivado 26 conecta-se diretamente ao terra (OV), que será utilizado como tensão de acionamento V2. Assim sendo, na presente invenção, é possível omitir a fonte de alimentação externa a fim de simplificar a concepção do circuito como um todo. A seguir, refira-se à figura 4 para consultar um diagrama com
formas de onda de uma tensão de CA em um circuito de acionamento piezoelétrico com chaveamento em tensão zero (ZVS) de acordo com uma segunda concretização da presente invenção. Doravante, descreveremos a operação do circuito de acionamento piezoelétrico 10 no que se refere a como obter o chaveamento em tensão zero (ZVS).
Em primeiro lugar, no período operacional IVt1], o conjunto de chaves de banda lateral superior (K1) 18 é ativado, ao passo que o conjunto de chaves de banda lateral inferior (K2) 20 é desativado. Nesse período, os circuitos derivados primeiro 24 e segundo 26 encontram-se desligados. Portanto, a corrente de entrada ip flui ao elemento piezoelétrico 14, e a tensão Vp através do capacitor de entrada 142 é igual à tensão de CC de entrada (Vdc)1 e essa tensão é positiva. Ao fim desse período operacional, as chaves unidirecionais primeira 244 e segunda 264 permanecem desativadas.
Então, no período operacional [M2], ambos os conjuntos de chaves de banda lateral superior 18 e de banda lateral inferior 20 são desativados ao mesmo tempo, ao passo que o primeiro circuito derivado 24 permanece desligado, mas o conjunto de chaves de banda lateral inferior 20 ainda será ativado no mesmo período ti=t2. Nesse período, o capacitor de entrada 142, a segunda capacitância parasita 202, a primeira capacitância parasita 192 e o indutor derivado 162 começam a ressonar, ao passo que o capacitor de entrada 142 e a segunda capacitância parasita 202 começam a ressonar e descarregar através do segundo circuito derivado 26. Nesse ínterim, a primeira capacitância parasita 182 começa a ressonar e carregar. Vale mencionar que a tensão Vp através do capacitor de entrada 142 decresce à tensão zero por meio de um desvio positivo e senoidal, ao passo que a tensão através do conjunto de chaves de banda lateral superior 18 crescerá ao nível da tensão de CC de entrada (VDc) de tal modo que possa servir como condição crítica para o chaveamento em tensão zero (SVZ) do conjunto de chaves de banda lateral inferior 20. Decerto, no período operacional (Vt2], a corrente de descarga de ressonância não é grande o suficiente, portanto, o capacitor de entrada 142 e a segunda capacitância parasita 202 não são capazes de descarregar a zero por completo, impossibilitando assim o conjunto de chaves de banda lateral inferior 20 de realizar o chaveamento em tensão zero no próximo período operacional. O período de ressonância [M2] do segundo indutor derivado 262 e a capacitância total podem ser obtidos pela equação 7 a seguir:
t5 ~t4 >KtJLs(Cp+Cki+CK2) (7)
Visto que, normalmente, o período operacional [trt2] é bastante
curto, durante a ressonância é possível utilizar um pequeno indutor diretamente nos circuitos derivados primeiro 24 e segundo 26 para coincidir com a capacitância total no circuito de acionamento piezoelétrico 10. Quando a tensão Vp através do capacitor de entrada 142 descarrega a zero, esse período operacional se encerra. Em seguida, no período operacional [t2-t3], desativam-se ao
mesmo tempo o conjunto de chaves de banda lateral superior 18, o conjunto de chaves de banda lateral inferior 20 e o primeiro circuito derivado 24. Durante o período operacional ti=t2, a segunda chave unidirecional 264 do segundo circuito derivado 26 permanece ativada, mas a tensão Vp através do capacitor de entrada 142 torna-se zero. Nesse período, o segundo díodo parasita 204 do conjunto de chaves de banda lateral inferior 20 é ativado a fim de alimentar a corrente im através do elemento piezoelétrico 14. Nesse ínterim, a corrente remanescente (iS2) no segundo indutor derivado 262 descarrega linearmente. Quando as cargas no segundo indutor derivado 262 descarregam por completo, o segundo circuito derivado 26 desliga automaticamente. Então, a segunda chave unidirecional 264 pode ser desativada no período operacional vigente ou no próximo período operacional na condição de chaveamento em tensão zero (ZVS) visto que nenhuma corrente flui através do segundo circuito derivado 26. Na prática, no próximo período operacional, a segunda chave unidirecional 264 é desativada a uma menor velocidade de chaveamento. Quando o conjunto de chaves de banda lateral inferior 20 começa a ser ativado, esse período operacional se encerra.
Então, no período operacional [t3-t4], ativam-se ambos os conjuntos de chaves de banda lateral superior 18 e de banda lateral inferior 20. Nesse período, ambos os circuitos derivados primeiro 24 e segundo 26 desligam. Portanto, a tensão de entrada do elemento piezoelétrico 14 é zero, ou seja, a tensão Vp através do capacitor de entrada 142 é zero. Quando o conjunto de chaves de banda lateral inferior 20 é chaveado à posição desativada, esse período operacional se encerra.
Além disso, no período operacional (t4-t5), ambos os conjuntos de chaves de banda lateral superior 18 e de banda lateral inferior 20 são desativados. Nesse período, o segundo circuito derivado 24 permanece desligado, de tal modo que, no período operacional t=ti, a primeira chave unidirecional 244 comece a ser ativada. Assim como no período operacional (Vt2], o capacitor de entrada 142, a segunda capacitância parasita 202, a primeira capacitância parasita 182 e o segundo indutor derivado 264 começam a ressonar, de modo que o capacitor de entrada 142 e a segunda capacitância parasita 202 comecem a ressonar e carregar através do primeiro circuito derivado 24. Nesse ínterim, a primeira capacitância parasita 182 começa a ressonar e descarregar. Portanto, durante a ressonância, a tensão Vp através do capacitor de entrada 142 cresce ao nível da tensão de CC de entrada (VDc) por meio de um desvio positivo e senoidal, ao passo que a tensão através do conjunto de chaves de banda lateral superior 18 decresce à tensão zero por meio de um desvio positivo e senoidal de tal modo que possa servir como condição crítica para o chaveamento em tensão zero (SVZ) do conjunto de chaves de banda lateral superior 18. Decerto, no período operacional [Ms], a corrente de descarga de ressonância não é grande o suficiente, portanto, o capacitor de entrada 142 não é capaz de descarregar a zero por completo, impossibilitando assim o conjunto de chaves de banda lateral superior 18 de realizar o chaveamento em tensão zero no próximo período operacional. Quando a tensão Vp através do capacitor de entrada 142 carrega ao nível da tensão de CC de entrada (VDC), esse período operacional se encerra.
Então, no período operacional [t5-t0], desativam-se ao mesmo tempo o conjunto de chaves de banda lateral superior 18, o conjunto de chaves de banda lateral inferior 20 e o primeiro circuito derivado 24, ao passo que a primeira chave unidirecional 244 permanece ativada. Nesse período, a tensão Vp através do capacitor de entrada 142 começa a carregar ao nível da tensão de CC de entrada (VDC). Ao mesmo tempo, o primeiro díodo parasita 184 do conjunto de chaves de banda lateral superior 18 é ativado a fim de alimentar a corrente im através do elemento piezoelétrico 14. Nesse ínterim, a corrente remanescente (iSi) no primeiro indutor derivado 242 descarrega linearmente a zero, e o segundo circuito derivado 26 desliga automaticamente. Quando o conjunto de chaves de banda lateral inferior 20 começa a ser ativado, esse período operacional se encerra.
Pelos períodos operacionais da segunda concretização descritos acima, percebe-se que os conjuntos de chaves de banda lateral superior 18 e de banda lateral inferior 20 são ativados, respectivamente, nos períodos operacionais IVt1] e [U-U). Em outros períodos operacionais, que correspondem ao tempo ocioso do circuito em meia-ponte 12, ambos os conjuntos de chaves de banda lateral superior 18 e de banda lateral inferior 20 são desativados. Durante os períodos operacionais Jtrt2) e [Ms], o capacitor de entrada 142, a segunda capacitância parasita 202, a primeira capacitância parasita 182, o primeiro indutor derivado 242 e o segundo indutor derivado 262 começam a ressonar para carregar ou descarregar através dos indutores derivados primeiro 242 e segundo 262 a fim de possibilitar o chaveamento em tensão zero (ZVS). Outra abordagem para possibilitar o chaveamento em tensão zero (ZVS) consiste em, quando o segundo díodo parasita 204 do conjunto de chaves de banda lateral inferior 20 e o primeiro díodo parasita 184 do conjunto de chaves de banda lateral superior 18 operarem nos períodos operacionais correspondentes (t2-t3) e [t5-t0], a corrente remanescente (iSi e iS2) nos circuitos derivados primeiro 24 e segundo 26 descarregar.
Doravante, refira-se à figura 5 para consultar um diagrama de circuito de um circuito de acionamento piezoelétrico com chaveamento em tensão zero (ZVS) de acordo com uma terceira concretização da presente invenção. A diferença entre as concretizações terceira e primeira é que, na terceira, acrescentam-se um primeiro capacitor (Ci) 28, um segundo capacitor (C2) 30 e um capacitor derivado (Cs) 32. O conjunto de chaves de banda lateral superior 18 conecta-se ao primeiro capacitor 28 em paralelo, e o elemento piezoelétrico 14 conecta-se ao segundo capacitor 30 em paralelo. Conforme ilustra o circuito equivalente da figura 5, o capacitor derivado 32 conecta-se em série entre o primeiro capacitor 28 e o circuito derivado 16. O segundo capacitor 30 é capaz de alterar o valor da corrente derivada is no circuito derivado 16 e a freqüência de ressonância (fs) do primeiro capacitor 28 e do circuito derivado 16. Os capacitores primeiro 28 e segundo 30 podem ser utilizados para diminuir a freqüência de ressonância (fs) e aumentar a corrente is no circuito derivado 16. Já o capacitor derivado 32 pode ser utilizado para aumentar a freqüência de ressonância (fs) e diminuir a corrente is no circuito derivado 16. A adição dos capacitores supramencionados é capaz de tornar a concepção do chaveamento em tensão zero (ZVS) no circuito de acionamento piezoelétrico 10 mais flexível.
Por fim, refira-se à figura 6 para consultar um diagrama de circuito de um circuito de acionamento piezoelétrico com chaveamento em tensão zero (ZVS) de acordo com uma quarta concretização da presente invenção. Conforme ilustra a figura 6, a diferença entre as concretizações quarta e terceira é que, na quarta, o elemento piezoelétrico é um ressonador piezoelétrico 34, de tal modo que um terceiro capacitor (Cp2) 36 substitua o segundo capacitor (C2) e que a ressonância mecânica Lm-Cm-Rm do transformador piezoelétrico original seja substituída pela ressonância mecânica Lm2-Cm2-Rm2 do ressonador piezoelétrico 34. Em suma, o ressonador piezoelétrico 34 substitui o transformador piezoelétrico a fim de transferir energia, eliminando assim o capacitor de saída (Cout) do transformador piezoelétrico original. Mais especificamente, no caso do transformador piezoelétrico original, a corrente im flui ao capacitor de saída (Cout) e à carga 22, ao passo que, no caso do ressonador piezoelétrico 34, a corrente im flui diretamente à carga 22. Visto que a corrente im (velocidade de vibração) é a restrição física do ressonador piezoelétrico, pressupondo-se uma mesma corrente im, o ressonador piezoelétrico 34 é capaz de obter mais watts de potência de saída para a carga 22, simplificando assim ainda mais a concepção do circuito como um todo.
Recapitulando, em um circuito de acionamento com transformador piezoelétrico da técnica anterior, não é possível manter o Chaveamento em Tensão Zero (ZVS) para o controle de retroalimentação de variações de freqüência nem para grandes faixas de variações de carga e a faixa de freqüência aplicável é muito estreita, limitando assim o desenvolvimento e a aplicação dessa tecnologia. Por esse motivo, a presente invenção propõe o uso de um circuito derivado para substituir o indutor, que ocupa muito espaço, e também utiliza o circuito derivado para auxiliar a ressonância no tempo ocioso da chave em meia-ponte de tal modo que o Chaveamento em Tensão Zero (ZVS) mantenha-se durante cargas variáveis e freqüências operacionais variáveis. Ademais, o circuito derivado substitui o indutor comum na principal via de corrente a fim de economizar o espaço ocupado e diminuir a perda de energia. Dessa forma, o circuito como um todo pode ter um perfil mais fino ao mesmo tempo em que sua eficiência aumenta, o que é vantajoso ao desenvolvimento e à aplicação da tecnologia, bem como à competitividade do produto.
A descrição detalhada acima das concretizações preferidas visa descrever com maior clareza as características e a essência da presente invenção. No entanto, as concretizações preferidas reveladas acima não tencionam restringir o âmbito da presente invenção. Pelo contrário, sua finalidade é a de incluir várias modificações e configurações equivalentes que se enquadrem no âmbito das reivindicações anexas.
Claims (10)
1. Circuito de acionamento piezoelétrico com chaveamento em tensão zero (ZVS) caracterizado por compreender: - um circuito de acionamento em meia-ponte, utilizado para receber uma tensão de CC de entrada e que inclui um conjunto de chaves de banda lateral superior e um conjunto de chaves de banda lateral inferior conectados em série para converter a tensão de CC de entrada em tensão de CA mediante o chaveamento dos conjuntos de chaves de banda lateral superior e de banda lateral inferior; - um elemento piezoelétrico, conectado eletricamente ao circuito de acionamento em meia-ponte para receber a tensão de CA e alimentar uma carga; e - pelo menos um circuito derivado, conectado eletricamente entre o referido circuito de acionamento em meia-ponte e o referido elemento piezoelétrico, em que o referido circuito derivado ressona com o referido circuito de acionamento em meia-ponte para que os referidos conjuntos de chaves de banda lateral superior e de banda lateral inferior realizem o chaveamento em tensão zero (ZVS).
2. Circuito de acionamento piezoelétrico com chaveamento em tensão zero (ZVS), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, quando ambos os referidos conjuntos de chaves de banda lateral superior e de banda lateral inferior encontram-se desativados no tempo ocioso, o referido circuito derivado liga, fazendo assim com que os referidos conjuntos de banda lateral superior e de banda lateral inferior comecem a ressonar para carregar ou descarregar, e, enquanto o referido circuito derivado permanece ligado, a tensão de carregamento é igual à referida tensão de CC de entrada, ou a tensão de descarregamento é zero, para que, assim, os referidos conjuntos de chaves de banda lateral superior e de banda lateral inferior realizem o chaveamento em tensão zero (ZCS).
3. Circuito piezoelétrico com chaveamento em tensão zero (ZVS), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o referido conjunto de chaves de banda lateral superior inclui uma primeira capacitância parasita e pelo fato de que o segundo conjunto de chaves de banda lateral inferior inclui uma segunda capacitância parasita; em que, quando os referidos conjuntos de chaves de banda lateral superior e de banda lateral inferior são desativados, o referido circuito derivado liga, um capacitor de entrada e a referida segunda capacitância parasita do referido elemento piezoelétrico descarregam através do referido circuito derivado e a primeira capacitância parasita carrega.
4. Circuito de acionamento piezoelétrico com chaveamento em tensão zero (ZVS)1 de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o referido circuito derivado inclui um indutor derivado, uma chave bidirecional e uma fonte de alimentação derivada conectados em série; em que, quando o referido indutor derivado, a referida primeira capacitância parasita, a referida segunda capacitância parasita e o referido capacitor de entrada começam a ressonar, a tensão de CA de entrada do referido elemento piezoelétrico decresce à tensão zero, ao passo que a tensão através do referido conjunto de chaves de banda lateral superior cresce ao nível da referida tensão de CC de entrada.
5. Circuito de acionamento piezoelétrico com chaveamento em tensão zero (ZVS), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que referido o indutor derivado é uma indutância parasita no fio do referido circuito derivado ou a referida indutância derivada produzida pela via do fio em uma PCB do referido circuito derivado.
6. Circuito de acionamento piezoelétrico com chaveamento em tensão zero (ZVS), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a referida fonte de alimentação derivada alimenta tensão de acionamento à referida chave bidirecional e pelo fato de que a tensão de CC da referida fonte de alimentação derivada é a metade da referida tensão de CC de entrada.
7. Circuito de acionamento piezoelétrico com chaveamento em tensão zero (ZVS), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que, quando há dois referidos circuitos derivados, eles são um primeiro circuito derivado e um segundo circuito derivado, respectivamente; em que o referido primeiro circuito derivado inclui um primeiro indutor derivado e uma primeira chave unidirecional conectados em série, o referido segundo circuito derivado conecta-se ao referido primeiro circuito derivado, e o referido segundo circuito derivado inclui um segundo indutor derivado e uma segunda chave unidirecional conectados em série.
8. Circuito de acionamento piezoelétrico com chaveamento em tensão zero (ZVS), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que, quando o referido conjunto de chaves de banda lateral inferior é ativado, o referido primeiro indutor derivado, o referido segundo indutor derivado, a referida primeira capacitância parasita, a referida segunda capacitância parasita e o referido capacitor de entrada começam a ressonar, ao passo que o referido capacitor de entrada e a referida segunda capacitância parasita descarregam através do referido segundo indutor derivado, de um segundo díodo parasita e da referida segunda chave unidirecional enquanto a referida primeira capacitância parasita carrega; nesse período, a referida tensão de CA de entrada do referido elemento piezoelétrico decresce à tensão zero, ao passo que a tensão através do referido conjunto de chaves de banda lateral superior cresce ao nível da referida tensão de CC de entrada; e, quando o referido conjunto de chaves de banda lateral superior é ativado, o referido primeiro indutor derivado, o referido segundo indutor derivado, a referida primeira capacitância parasita, a referida segunda capacitância parasita e o referido capacitor de entrada começam a ressonar, ao passo que o referido capacitor de entrada e a referida segunda capacitância parasita carregam através do referido primeiro indutor derivado, de um primeiro díodo parasita e da referida primeira chave unidirecional enquanto a referida primeira capacitância parasita descarrega; nesse período, a referida tensão de CA de entrada do referido elemento piezoelétrico cresce ao nível da referida tensão de CC de entrada, ao passo que a tensão através do referido conjunto de chaves de banda lateral superior decresce à tensão zero.
9. Circuito de acionamento piezoelétrico com chaveamento em tensão zero (ZVS), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento piezoelétrico é um transformador piezoelétrico ou um ressonador piezoelétrico.
10. Circuito de acionamento piezoelétrico com chaveamento em tensão zero (ZVS), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o referido conjunto de chaves de banda lateral superior conecta-se a um primeiro capacitor em paralelo, o referido elemento piezoelétrico conecta-se a um segundo capacitor em paralelo, e um capacitor derivado conecta-se em série entre o referido primeiro capacitor e o referido circuito derivado, de tal modo que o referido segundo capacitor altere a corrente derivada no referido circuito derivado e a freqüência de ressonância do referido primeiro capacitor e do referido circuito derivado.
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Families Citing this family (16)
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| CN102769379B (zh) * | 2012-07-23 | 2015-04-15 | 广州慧智微电子有限公司 | 一种绝缘硅工艺上的正负压产生电路 |
| JP6528391B2 (ja) * | 2014-11-25 | 2019-06-12 | セイコーエプソン株式会社 | 液体吐出装置、ヘッドユニット、容量性負荷駆動用集積回路装置および容量性負荷駆動回路 |
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| US10345332B2 (en) | 2015-10-08 | 2019-07-09 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Zero power sensors |
| US9787340B2 (en) * | 2015-10-08 | 2017-10-10 | Northeastern University | Zero power radio frequency receiver |
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Family Cites Families (29)
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|---|---|---|---|---|
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| JP2518527B2 (ja) * | 1993-07-20 | 1996-07-24 | 日本電気株式会社 | 圧電トランスコンバ―タ |
| JP2778554B2 (ja) * | 1995-10-12 | 1998-07-23 | 日本電気株式会社 | 圧電トランス駆動回路 |
| JPH10304682A (ja) * | 1997-04-25 | 1998-11-13 | Mitsui Chem Inc | 圧電トランス駆動回路 |
| JP3067715B2 (ja) * | 1997-10-31 | 2000-07-24 | 日本電気株式会社 | 圧電トランスの駆動装置 |
| JP3173585B2 (ja) * | 1998-02-27 | 2001-06-04 | 日本電気株式会社 | 圧電トランスの駆動方法及び駆動回路 |
| US6153962A (en) * | 1998-09-21 | 2000-11-28 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric transformer inverter |
| US6151231A (en) * | 1998-12-31 | 2000-11-21 | Motorola, Inc. | Circuit and method for reactive energy recirculation control in a series-resonant converter |
| JP4338820B2 (ja) * | 1999-04-23 | 2009-10-07 | パナソニック株式会社 | 電源装置 |
| JP2002036534A (ja) * | 2000-05-16 | 2002-02-05 | Fuji Xerox Co Ltd | 音響プリンタの駆動回路及び音響プリンタ |
| EP1220435A3 (en) * | 2000-12-21 | 2003-07-09 | Alcatel | Switched power converter |
| US6501234B2 (en) * | 2001-01-09 | 2002-12-31 | 02 Micro International Limited | Sequential burst mode activation circuit |
| JP2003312474A (ja) * | 2002-04-17 | 2003-11-06 | Hitachi Ltd | 鉄道車両空調装置の除湿制御方法、および鉄道車両空調装置 |
| DE10259088B4 (de) * | 2002-12-17 | 2007-01-25 | Infineon Technologies Ag | Resonanzkonverter mit Spannungsregelung und Verfahren zum Treiben von veränderlichen Lasten |
| US6934168B2 (en) * | 2003-02-27 | 2005-08-23 | International Rectifier Corporation | Single stage PFC and power converter unit |
| CN100373756C (zh) * | 2003-02-27 | 2008-03-05 | 国际整流器公司 | 具有单级功率因数校正(pfc)的功率转换器电路及其运行方法 |
| JP4075884B2 (ja) * | 2004-11-05 | 2008-04-16 | 株式会社デンソー | 電荷蓄積素子の電力制御回路 |
| KR100649508B1 (ko) * | 2005-02-02 | 2006-11-27 | 권오영 | 하이브리드 전원시스템 |
| EP1869951A1 (de) * | 2005-04-14 | 2007-12-26 | Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH | Hochdruckgasentladungslampeimpulszündvorrichtung mit piezoelektrischem transformator |
| DE102006022845B4 (de) * | 2005-05-23 | 2016-01-07 | Infineon Technologies Ag | Ansteuerschaltung für eine Schaltereinheit einer getakteten Leistungsversorgungsschaltung und Resonanzkonverter |
| CN2859927Y (zh) * | 2005-07-19 | 2007-01-17 | 环隆科技股份有限公司 | 驱动电源供应器 |
| US20070040471A1 (en) * | 2005-08-17 | 2007-02-22 | Nokia Corporation | Load adaptive class de driving amplifier for piezoelectric actuators |
| US20070109822A1 (en) * | 2005-11-14 | 2007-05-17 | Kan-Sheng Kuan | Zero voltage switch method for synchronous rectifier and inverter |
| TWM365013U (en) * | 2009-01-06 | 2009-09-11 | qing-ming Lai | Portable high-voltage power supply device |
| JP5359637B2 (ja) * | 2009-07-17 | 2013-12-04 | 富士電機株式会社 | 電力変換装置 |
| US8063717B2 (en) * | 2009-07-27 | 2011-11-22 | Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Duplexer having resonator filters |
| US8193877B2 (en) * | 2009-11-30 | 2012-06-05 | Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Duplexer with negative phase shifting circuit |
| TWM417719U (en) * | 2011-07-06 | 2011-12-01 | Wen-Jin Huang | Bisynchronous Resonant Switching DC power supply |
| TWM433305U (en) * | 2012-01-06 | 2012-07-11 | Midas Wei Trading Co Ltd | Piezoelectric drive circuit with zero voltage switching |
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