CN103001599B - 一种lc谐振频率搜索电路及搜索方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LC谐振频率搜索电路，包括调幅检波器的输出连接数据采集和记录电路，数据采集和记录电路的输出连接比较、判决和控制电路，比较、判决和控制电路的输出同时连接可编程频率合成器、数据采集和记录电路。可编程频率合成器的输出连接栅极驱动器，栅极驱动器的输出连接电流开关，电流开关的输出连接谐振电容的一端，谐振电容的另一端连接谐振电感的一端和调幅检波器的输入，谐振电感的另一端连接电流开关。谐振电感经由空间电磁场与电感耦合，耦合电感连接到等效阻抗。本装置使电磁感应式能量传输用谐振LC驱动电路的生产实现了L、C参数的无调整化，能量转换效率始终处于最高状态，并且可以减少其随温度的变化。

Description

一种LC谐振频率搜索电路及搜索方法

技术领域

本发明属于模拟与数字混合信号集成电路技术领域，尤其涉及一种LC谐振频率搜索电路及搜索方法。

背景技术

在电磁感应式能量传输电路中，电磁波发射线圈必须工作在谐振步骤，这样才能高效率地传输能量。为了保证谐振频率准确，现有技术主要采取的措施有如下几种方式：

第一种，从现有的商品LC器件中用高精度仪器人工筛选参数基本一致的器件，例如用精密电桥在现有商品LC器件中挑选合格品，使器件参数值的误差在1％以内，以确保系统谐振频率误差在2.5％以内，这种方法常用于实验室研究和小规模生产。

第二种，委托器件厂商生产高精度的专用LC器件，这种方法需要改进现有生产工艺，增加测试设备，成本较高，但利于大规模生产。

第三种，在PCB板上预留焊盘和空间，在生产线上用电容串并联的方法现场匹配，例如用一个正误差的L与一个负误差的C组合成一个满足要求的谐振频率，或者用调整磁芯位置的方法调整谐振频率，这种方法需要增加工位，而且降低了生产效率，适于小批量生产。

上面常见的三种方案中：方案一虽然简单易于实现，但目前商品化电容和电感的最高标称精度只有5％，需要从大量LC器件中筛选合格的器件，还要处理大批量不合格的器件，费时费力，成本太高；方案二需要定做高精度的LC器件，虽然能保证质量，但提高了成品成本，降低了市场竞争力；方案三需要增加流水线上的工位，降低了生产效率，产品一致性差。

因此，目前的方案均不适用于克服线路板上的寄生电抗引起的谐振频率偏移，也不能消除LC参数随温度变化引起的谐振频率偏移，现有技术难以满足大批量低成本的生产需要。

发明内容

本发明的目的是把LC的参数容限放宽10倍以上，同时补偿线路板上寄生电容和寄生电感对谐振频率的影响以及LC谐振回路的参数随温度变化引起的谐振频率偏移，从而降低生产成本、简化生产工序、延长电路的使用寿命。

本发明公开一种LC谐振频率搜索电路，其中，包括：

谐振回路，设有一电感与一电容串联连接；

调幅检波器，其输入端连接在所述谐振回路的电感与电容之间，用于采集振荡信号并检出高频幅度调制载波信号的外包络；

数据采集和记录电路，用于在不同时间采集所述调幅检波器输出的信号幅度并记录；

比较、判决和控制电路，接收并记录所述数据采集和记录电路的输出信号幅度，所述比较、判决和控制电路的输出端连接一用于产生不同频率的振荡信号的可编程频率合成器以及所述数据采集和记录电路，所述比较、判决和控制电路不断改变所述可编程频率合成器的输出信号频率，使所述数据采集和记录电路输出新的信号幅度，所述比较、判决和控制电路不断重复将已记录信号和所述数据采集和记录电路输出的新信号进行电平比较，直至锁定所述可编程频率合成器的第一输出频率，所述第一输出频率使所述谐振回路的振荡幅度入信号幅度最大；

栅极驱动器，根据所述可编程频率合成器输出的振荡信号确定驱动频率，所述栅极驱动器驱动导通的时间由一控制信号控制；

电流开关，其连接直流电压，用于根据所述栅极驱动器输出的信号将所述直流电压转换成高频脉冲电流，并将所述高频脉冲电流输送给所述谐振回路。

上述的自动搜索电路，其中：所述调幅检波器为包络检波电路，用于对幅度调制载波信号进行解调。

上述的自动搜索电路，其中：所述数据采集和记录电路为多路采样保持器，用于对同一信号源幅度在不同时间分别进行采集并记录。

上述的自动搜索电路，其中：比较、判决和控制电路包括：

顺序比较器，用于对所述多路采样保持器多条通路输出的信号按时间顺序相互进行电平的比较；

判决和控制逻辑电路，其输入端连接所述顺序比较器，所述判决和控制逻辑电路输出二进制数据以控制所述可编程频率合成器达到第一输出频率。

上述的自动搜索电路，其中：可编程频率合成器为可编程控制振荡器，用于根据所述判决和控制逻辑电路输出的二进制数据产生不同频率的振荡信号。

上述的自动搜索电路，其中：所述栅极驱动器用于产生脉冲宽度调制信号，所述电流开关为半桥电路。

上述的自动搜索电路，其中：所述栅极驱动器用于产生移相驱动信号，所述电流开关为全桥电路。

根据本发明的另一个方面，一种LC谐振频率搜索方法，通过比较、判决和控制电路的输出频率控制可编程频率合成器的输出频率以锁定LC谐振频率，其中，包括如下步骤：

极值搜索，多次改变比较、判决和控制电路的输出频率，得到至少一个可编程频率合成器输出频率值可使得所述谐振回路振荡幅度位于极值点，将所述至少一个频率值依次存储至堆栈中；

最值搜索，依次将存储于堆栈中的至少一个频率值取出，若所述堆栈中只有一个频率值，则输出所述频率值；若所述堆栈中包括两个或更多频率值，则输出可使得所述谐振回路振荡幅度位于最大值点的频率值，所述从堆栈中输出的频率值为第一输出频率。

上述的方法，其中，所述比较、判决和控制电路具有多个输入通道用于采样并保持数据，所述极值搜索的步骤包括：

由所述比较、判决和控制电路提供一初始二进制输出频率，同时采样并保持第一输入通道中数据，此时可编程频率合成器具有初始输出频率；

依次间隔一定时间，增大所述输出频率一定值，同时采样并保持下一个输入通道中数据，每次采样并保持一通道中数据时，记录所述可编程频率合成器对应每一个通道数据采样时的输出频率；

依次两两比较两输入通道中数据，将产生多个通道中最大数据时所对应的可编程频率合成器输出的频率值存储至堆栈中。

上述的方法，其中，所述最值搜索的步骤包括：

步骤a.从堆栈中取出第一个频率值作为第二频率值；

步骤b.判断堆栈是否已空，若所述堆栈已空，则存储所述第二频率值并输出以结束搜索；若所述堆栈未空，则继续从堆栈取出后一个频率值，作为第三频率值；

步骤c.判断第三频率值对应的通道中的数据是否小于第二频率值对应的通道中的数据，若是，则返回执行步骤b；若否，则执行步骤d；

步骤d.先判断堆栈是否已空，若所述堆栈已空，则将所述第三频率值作为第二频率值存储并输出以结束搜索；若所述堆栈未空，则将所述第三频率值作为第二频率值，并继续从堆栈取出后一个频率值，作为第三频率值，然后返回执行步骤c。

本发明电路根据LC电路谐振时具有最大的电压或电流幅度这一特性，按照最值搜索算法，依次改变LC驱动信号的频率，同时对不同频率条件下的LC振荡幅度信号进行采集和记录，并依次对记录的信号相互进行电平比较，根据比较的结果，最终锁定使LC振荡幅度最大的驱动频率。

总之，本发明所述的LC谐振频率搜索电路及其方法，把LC参数的要求精度从1％降低到10％，降低了生产成本，节省了器件筛选时间，提高了生产效率，并能自动补偿线路板寄生电容和电感引起的谐振频率变化，能减少谐振回路参数随温度变化产生的偏移，使电磁波发射总是工作在谐振步骤，把自身损耗降低到最小程度，具有低碳节能的优点。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。在附图中，为清楚明了，放大了部分部件。

图1示出根据本发明的，一种LC谐振频率搜索电路的电路模块框图；

图2示出根据本发明的，在图1基础上的一种LC谐振频率搜索电路的电路模块实现框图；

图3a示出根据本发明的，一种LC谐振频率搜索电路中调幅检波器电路图；

图3b示出根据本发明的，一种LC谐振频率搜索电路中调幅检波器的一个变化例的电路图；

图4a示出根据本发明的，一种LC谐振频率搜索电路中数据采集和记录电路的电路图；

图4b示出根据本发明的，一种LC谐振频率搜索电路中数据采集和记录电路的一个变化例的电路图；

图5示出根据本发明的一个具体实施例的，一种LC谐振频率搜索电路中顺序比较器的电路图；

图6示出根据本发明的，一种LC谐振频率搜索方法中极值搜索的方法流程图；

图7示出根据本发明的，一种LC谐振频率搜索方法中最值搜索的方法流程图；

图8示出根据本发明的，一种LC谐振频率搜索电路中可编程频率合成器的电路图；

图9示出根据本发明的，一种LC谐振频率搜索电路中栅极驱动器在不同输出功率时的驱动波形；

图10a示出根据本发明的，一种LC谐振频率搜索电路中半桥电流开关的电路图；

图10b示出根据本发明的，一种LC谐振频率搜索电路中全桥电流开关的电路图；以及

图11示出根据本发明的，一种LC谐振频率搜索电路中谐振回路的谐振频率示意图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施方式对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施方式仅用于解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。

参考图1，本发明的LC谐振频率搜索电路，用于电磁感应式能量传输，其中，包括：谐振回路，设有一电感602与一电容601串联连接，电容601与电感602组成串联谐振电路，谐振频率

调幅检波器101，其输入端连接在谐振回路的电感602与电容601之间，用于采集振荡信号并检出高频幅度调制载波信号的外包络；

数据采集和记录电路201，用于在不同时间采集调幅检波器101输出的信号幅度并记录，其中，数据采集和记录电路201在何时进行采集是通过E端由比较、判决和控制电路301控制的；

比较、判决和控制电路301，接收并记录数据采集和记录电路201的输出信号幅度，比较、判决和控制电路301的输出端连接一用于产生不同频率的振荡信号的可编程频率合成器401以及数据采集和记录电路201(参考图1的E端)，比较、判决和控制电路301不断改变可编程频率合成器401的输出信号频率，使数据采集和记录电路201输出新的信号幅度，比较、判决和控制电路301不断重复将已记录信号和数据采集和记录电路201输出的新信号进行电平比较，直至锁定可编程频率合成器401的第一输出频率，第一输出频率使谐振回路的振荡幅度入信号幅度最大；

栅极驱动器501，根据可编程频率合成器401输出的振荡信号确定驱动频率，栅极驱动器501驱动导通的时间由一控制信号500控制；

电流开关502，其连接直流电压，用于根据栅极驱动器501输出的信号将直流电压转换成高频脉冲电流，并将高频脉冲电流输送给谐振回路。

图1中示出了等效阻抗702，等效阻抗702连接一耦合电感701，谐振电感602把电能转换成电磁场能经由空间801与电感701耦合。

参考图2所示的模块图，具体的，在一个具体实施例中，调幅检波器101为包络检波电路，用于对幅度调制载波信号进行解调。如图3a所示出的调幅检波器101的具体电路图，这是一个无源二极管检波电路，A端连接检波二极管110的正极，检波二极管110的负极连接B端、滤波电容111和泄流电阻112的一端，滤波电容111和泄流电阻112的另一端连接地。首先，检波二极管110进行整流，再由滤波电容111和泄流电阻112组成的振荡电路进行低通滤波，去掉高频分量。包络检波电路102的功能是检出高频幅度调制载波信号的外包络，也可以根据需要采用图3b所示的有源二极管检波电路，具体用哪一种电路，取决于已调制信号的幅度，载波频率，调制信号频率。

进一步地，在一个具体实施例中，数据采集和记录电路201采用多路采样保持器202，用于对同一信号源幅度在不同时间分别进行采集并记录。如图4a所示的一个多路采样保持器202的具体结构示意图，以三通道为例，这是一个三路积分式采样保持电路，电容225的两端分别连接运算放大器224的反相输入端和输出端，运算放大器224的同相输入端接地，类似的这样三个运算放大器构成三个通道，是反相积分电路，用于存储数据。更为具体地，B端连接运算放大器222的同相输入端，运算放大器222的反相输入端连接C1端，运算放大器222的输出端连接模拟开关223的一端，模拟开关223的另一端连接运算放大器224的反相输入端和采样保持电容225的一端，运算放大器224的同相输入端连接地，运算放大器224的输出端连接运算放大器225的另一端和C1端。B端还连接运算放大器226的同相输入端，运算放大器226的反相输入端连接C2端，运算放大器226的输出端连接模拟开关227的一端，模拟开关227的另一端连接运算放大器228的反相输入端和采样保持电容229的一端，运算放大器228的同相输入端连接地，运算放大器228的输出端连接采样保持电容229的另一端和C2端。B端还连接运算放大器230的同相输入端，运算放大器230的反相输入端连接C3端，运算放大器230的输出端连接模拟开关231的一端，模拟开关231的另一端连接运算放大器232的反相输入端和采样保持电容233的一端，运算放大器232的同相输入端连接地，运算放大器232的输出端连接运算放大器233的另一端和C3端。在多路采样保持器202中，信号从B端输入后，先通过运算放大器器将信号放大，根据比较、判决和控制电路301的控制，多路采样保持器202中的多个开关在不同时间闭合，使得信号得以在电容中保存。多路采样保持器202也可以根据需要设置不同的通道数，本发明以三通道作为一个示范，多路采样保持器202的电路也可以不同，只要在其前级先进行放大处理，再设置开关以控制其在不同时间进行采样，将信号保存在不同通道的电容中直到下一次采样得到的新信号取代原有的值，图4b就是一个变化例，本领域技术人员可以结合现有技术做出变化。

更进一步地，比较、判决和控制电路301包括：

顺序比较器302，用于对多路采样保持器202多条通路输出的信号按时间顺序相互进行电平的比较，还是以三通道为例，参考图5，顺序比较器302使用三路输入两两顺序比较，C1端连接模拟开关234的一端和模拟开关235的一端，234的另一端连接比较器240的同相输入端，模拟开关235的另一端连接比较器240的反相输入端，C2端连接模拟开关236的一端和模拟开关237的一端，模拟开关236的另一端连接比较器240的同相输入端，模拟开关237的另一端连接比较器240的反相输入端，C3端连接模拟开关238的一端和模拟开关239的一端，模拟开关238的另一端连接比较器240的同相输入端，模拟开关239的另一端连接比较器240的反相输入端，比较器240的输出端连接D端。顺序比较器302对多条输入通路中的信号按时间顺序相互进行电平的比较，相互比较对象的选择和时间上的顺序由模拟开关来控制，判决和控制逻辑电路303通过F端(参考图2)控制模拟开关。

图2中，判决和控制逻辑电路303，其输入端连接顺序比较器302，判决和控制逻辑电路303输出二进制数据以控制可编程频率合成器401达到第一输出频率。在一个具体实施例中，判决和控制逻辑电路303的功能是按照最值搜索算法，不断改变可编程控制振荡器402的输出信号频率，然后控制多路采样保持器202对新的输出条件下的输入信号进行采样保持，接着控制顺序比较器302把新的输入信号与原来的输入信号进行电平比较，根据顺序比较器302输入的逻辑电平，最终锁定使输入信号幅度最大的振荡器输出频率。

优选地，可编程频率合成器401为可编程控制振荡器402，用于根据判决和控制逻辑电路303输出的二进制数据产生不同频率的振荡信号。也就是说，可编程控制振荡器402的功能是把判决和控制逻辑电路303输出的二进制数据变换成频率，电路结构如图8所示，G端连接译码器410的输入端，译码器410的四个输出端分别连接PMOS管419、PMOS管420、PMOS管421、PMOS管422的栅极。运算放大器411的同相输入端连接固定偏置电压Vref，运算放大器411的输出端连接NMOS管412的栅极，运算放大器411的反相输入端连接NMOS管412的源极和电阻413的一端，电阻413的另一端连接地。NMOS管412的漏极连接PMOS管414的漏极、栅极以及PMOS管415、PMOS管416、PMOS管417、PMOS管418的栅极，PMOS管414、PMOS管415、PMOS管416、PMOS管417、PMOS管418的源极连接直流电压VDD，PMOS管415的漏极连接PMOS管419的源极，PMOS管416的漏极连接PMOS管420的源极，PMOS管417的漏极连接PMOS管421的源极，PMOS管418的漏极连接PMOS管422的源极。PMOS管419、PMOS管420、PMOS管421、PMOS管422的漏极连接在一起，然后连接PMOS管425的源极和NMOS管426的漏极，PMOS管425的漏极连接振荡电容423的一端、NMOS管424的漏极和斯密特触发器427的输入端，NMOS管426的源极、振荡电容423的另一端、NMOS管424的源极都连接地。斯密特触发器427的输出端连接PMOS管425、NMOS管426、NMOS管424的栅极和二分频器428的输入端，二分频器428的输出端连接H端。本发明以4位二进制输入的可编程控制振荡器402为例，其最小输入值“0000”至最大输入值“1111”之间共有16个不同的输入值，依次从小到大输入，可编程控制振荡器402输出端与其输入值呈线性关系，因此可编程控制振荡器402输出值也是单调递增的。

更进一步地，在一个实施例中，栅极驱动器501的功能是产生脉冲宽度调制(PWM)信号，电流开关502为半桥电路，PWM信号用来驱动半桥电流开关502，驱动脉冲的频率由可编程控制振荡器402决定，驱动导通时间由控制信号500决定。在一个变化例中，栅极驱动器501的功能是产生移相驱动信号，电流开关502为全桥电路，移相驱动信号用来驱动全桥电流开关502。图9显示了半桥和全桥电流开关502在零功率输出、半功率输出和全功率输出时的驱动波形，半桥电路的功率是全桥电路的1/2。栅极驱动电路的形式没有特殊要求，驱动半桥要满足图9半桥波形即可，驱动全桥须满足图9全桥左和全桥右的波形即可。

电流开关502的功能把电源的直流电压VDD转换成高频脉冲电流，电流开关502分半桥和全桥两种，具体用哪一种由输出功率和电源电压决定，以下以图10a所示的半桥电路作为示例说明。PMOS管510和NMOS管511组成CMOS反相器中，信号从I端输入，若为输入信号为高电平，则PMOS管510截止且NMOS管511导通，J端输出低电平；若为输入信号为低电平，则PMOS管510导通且NMOS管511截止，J端输出低电平，J端输出与I端输入相反。

再以全桥电路为例说明连接关系，如图10b所示，I+端连接功率PMOS管512的栅极和功率NMOS管513的栅极，功率PMOS管512的源极和衬底极连接，再接直流电压VDD，功率PMOS管512的漏极接功率NMOS管513的漏极，再连接到J端，功率NMOS管513的源极和衬底极连接，再接地。I-端连接功率PMOS管514的栅极和功率NMOS管515的栅极，功率PMOS管514的源极和衬底极连接，再接直流电压VDD，漏极接功率NMOS管515的漏极，再连接到K端，功率NMOS管515的源极和衬底极连接，再接地。

结合图4a、图5、图6和图7来说明本发明的电路判决和控制逻辑电路303所实现的自动搜索的方法，其通过比较、判决和控制电路301的输出频率控制可编程频率合成器401的输出频率以锁定LC谐振频率，包括如下步骤：

极值搜索，多次改变比较、判决和控制电路301的输出频率，得到至少一个可编程频率合成器401输出频率值可使得谐振回路振荡幅度位于极值点，将至少一个频率值依次存储至堆栈中；

最值搜索，依次将存储于堆栈中的至少一个频率值取出，若堆栈中只有一个频率值，则输出频率值；若堆栈中包括两个或更多频率值，则输出可使得谐振回路振荡幅度位于最大值点的频率值，从堆栈中输出的频率值为第一输出频率。

参考图6所示的极值搜索的步骤和图5所示的比较、判决和控制电路301中的顺序比较电器302的示意图，比较、判决和控制电路301具有多个输入通道用于采样并保持数据，极值搜索的步骤包括：

由比较、判决和控制电路301提供一初始二进制输出频率，优选地，为“0000”，同时采样并保持第一输入通道中数据，第一输入通道就是在图4a所示的C1端所对应的通道，此时可编程频率合成器401具有初始输出频率；

依次间隔一定时间，增大输出频率一定值，例如，输入“0001”，同时采样并保持下一个输入通道中数据，例如图4a所示的C2端所对应的通道，每次采样并保持一通道中数据时，记录可编程频率合成器401对应每一个通道数据采样时的输出频率，在四位二进制的可编程频率合成器401中，其最大输入值的终止频率为“1111”；

依次两两比较两输入通道中数据，将产生多个通道中最大数据时所对应的可编程频率合成器401输出的频率值存储至堆栈中。

判决和控制逻辑电路303使用三输入间隔两两比较，电路首先进行极值搜索，其流程图如图6所示。由开始搜索310进入步骤311，在步骤311中，输出初始频率二进制值，控制输入通道1进行采样，并在步骤跳转时保持，由步骤311直接进入步骤312。在步骤312中，输出频率二进制值增加一步，控制输入通道2进行采样，并在步骤跳转时保持，由步骤312直接进入步骤313。

在步骤313中，输出频率二进制值增加一步，控制输入通道3进行采样，并在步骤跳转时保持；电路执行判断314，检查通道3保持值是否低于通道1，若314为“是”，电路执行判断331，检查通道2保持值是否低于通道1，若331为“是”，执行操作332，存储当前输出频率减少两步的值到堆栈，然后执行判断324；若331为“否”，执行操作333，存储当前输出频率减少一步的值到堆栈，然后执行判断324；若314为“否”，电路执行判断315，检查输出频率二进制值是否到终止值，若315为“是”，执行判断340，检查通道3保持值是否低于通道2，若340为“是”，执行操作343，存储当前输出频率减少一步的值到堆栈，然后进入步骤345；若340为“否”，执行步骤344，存储当前输出频率值到堆栈，然后进入步骤345；若315为“否”，进入步骤316。

在步骤316中，输出频率二进制值增加一步，控制输入通道1进行采样，并在步骤跳转时保持；电路执行判断317，检查通道1保持值是否低于通道2，若317为“是”，电路执行判断334，检查通道3保持值是否低于通道2，若334为“是”，执行操作335，存储当前输出频率减少两步的值到堆栈，然后执行判断327；若334为“否”，执行操作336，存储当前输出频率减少一步的值到堆栈，然后执行判断327；若317为“否”，电路执行判断318，检查输出频率二进制值是否到终止值，若318为“是”，执行判断341，检查通道1保持值是否低于通道3，若341为“是”，执行操作343，存储当前输出频率减少一步的值到堆栈，然后进入步骤345；若341为“否”，执行操作344，存储当前输出频率值到堆栈，然后进入步骤345；若318为“否”，进入步骤319。

在步骤319中，输出频率二进制值增加一步，控制输入通道2进行采样，并在步骤跳转时保持；电路执行判断320，检查通道2保持值是否低于通道3，若320为“是”，电路执行判断337，检查通道1保持值是否低于通道3，若337为“是”，执行操作338，存储当前输出频率减少两步的值到堆栈，然后执行判断330；若337为“否”，执行操作339，存储当前输出频率减少一步的值到堆栈，然后执行判断330；若320为“否”，电路执行判断321，检查输出频率二进制值是否到终止值，若321为“是”，执行判断342，检查通道2保持值是否低于通道1，若342为“是”，执行操作343，存储当前输出频率减少一步的值到堆栈，然后进入步骤345；若342为“否”，执行操作344，存储当前输出频率值到堆栈，然后进入步骤345；若321为“否”，进入步骤313。

在步骤322中，输出频率二进制值增加一步，控制输入通道3进行采样，并在步骤跳转时保持；电路执行判断323，检查通道3保持值是否低于通道1，若323为“否”，执行判断315；若323为“是”，电路执行判断324，检查输出频率二进制值是否到终止值，若324为“是”，进入步骤345；若324为“否”，进入步骤325。

在步骤325中，输出频率二进制值增加一步，控制输入通道1进行采样，并在步骤跳转时保持；电路执行判断326，检查通道1保持值是否低于通道2，若326为“否”，执行判断318；若326为“是”，电路执行判断327，检查输出频率二进制值是否到终止值，若327为“是”，进入步骤345；若327为“否”，进入步骤328。

在步骤328中，输出频率二进制值增加一步，控制输入通道2进行采样，并在步骤跳转时保持；电路执行判断329，检查通道2保持值是否低于通道3，若329为“否”，执行判断321；若329为“是”，电路执行判断330，检查输出频率二进制值是否到终止值，若330为“是”，进入步骤345；若330为“否”，进入步骤322。

在进行极值搜索后，再进行最值搜索：

步骤a.从堆栈中取出第一个频率值作为第二频率值；

步骤b.判断堆栈是否已空，若堆栈已空，则存储第二频率值并输出以结束搜索；若堆栈未空，则继续从堆栈取出后一个频率值，作为第三频率值；

步骤c.判断第三频率值对应的通道中的数据是否小于第二频率值对应的通道中的数据，若是，则返回执行步骤b；若否，则执行步骤d；

步骤d.先判断堆栈是否已空，若堆栈已空，则将第三频率值作为第二频率值存储并输出以结束搜索；若堆栈未空，则将第三频率值作为第二频率值，并继续从堆栈取出后一个频率值，作为第三频率值，然后返回执行步骤c。

具体地，参考图7，电路由步骤345开始，在已经搜索到极值的基础上进行最值搜索，在一个具体实施例中，在步骤345中，取堆栈存储值至寄存器1作为第二频率值并输出该频率值，控制输入通道1进行采样，并在步骤跳转时保持；电路执行判断346，检查堆栈是否已空，若346为“是”，执行操作356，存储寄存器1中的值并输出该频率值，输出的频率值就是第一频率值，进入结束搜索357；若346为“否”，进入步骤347。

在步骤347中，取堆栈存储值至寄存器2并输出该频率值，控制输入通道2进行采样，并在步骤跳转时保持；电路执行判断348，检查通道2保持值是否低于通道1，若348为“否”，执行判断349，检查堆栈是否已空，若349为“否”，进入步骤350；若349为“是”，执行操作352，存储寄存器2中的值并输出该频率值，进入结束搜索357；若348为“是”，执行判断353，检查堆栈是否已空，若353为“否”，进入步骤354；若353为“是”，执行操作356，存储寄存器1中的值并输出该频率值，进入结束搜索357。

在步骤350中，寄存器2中值不变并输出该频率值，控制输入通道2进行采样，并在步骤跳转时保持，直接进入步骤351。在步骤351中，取堆栈存储值至寄存器1并输出该频率值，控制输入通道1进行采样，并在步骤跳转时保持；电路执行判断348。在步骤354中，寄存器1值不变并输出该频率值，控制输入通道1进行采样，并在步骤跳转时保持，直接进入步骤355。在步骤355中，取堆栈存储值至寄存器2并输出该频率值，控制输入通道2进行采样，并在步骤跳转时保持；然后返回执行判断步骤348。

通过本发明的电路实现的自动搜索功能，在端点J、K之间施加的脉冲驱动电流频率到达谐振频率f₀时，在端点A检测到最大的振荡电压幅度，如图11所示。

本领域技术人员应该理解，本领域技术人员结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种LC谐振频率搜索电路，其特征在于，包括：

谐振回路，设有一电感与一电容串联连接；

调幅检波器，其输入端连接在所述谐振回路的电感与电容之间，用于采集振荡信号并检出高频幅度调制载波信号的外包络；

数据采集和记录电路，用于在不同时间采集所述调幅检波器输出的信号幅度并记录；

比较、判决和控制电路，包括顺序比较器及判决和控制逻辑电路，接收并记录所述数据采集和记录电路的输出信号幅度，所述顺序比较器不断重复将已记录信号和所述数据采集和记录电路输出的新信号进行电平比较，所述判决和控制逻辑电路的输入端连接所述顺序比较器，所述判决和控制电路的输出端分别连接一用于产生不同频率的振荡信号的可编程频率合成器以及所述数据采集和记录电路，所述判决和控制电路输出二进制数据以锁定所述可编程频率合成器的第一输出频率，所述第一输出频率使所述谐振回路的振荡幅度入信号幅度最大，所述判决和控制电路不断改变所述可编程频率合成器的输出信号频率，使所述数据采集和记录电路输出新的信号幅度；

栅极驱动器，根据所述可编程频率合成器输出的振荡信号确定驱动频率，所述栅极驱动器驱动导通的时间由一控制信号控制；

电流开关，其连接直流电压，用于根据所述栅极驱动器输出的信号将所述直流电压转换成高频脉冲电流，并将所述高频脉冲电流输送给所述谐振回路。

2.根据权利要求1所述的LC谐振频率搜索电路，其特征在于：所述调幅检波器为包络检波电路，用于对幅度调制载波信号进行解调。

3.根据权利要求1所述的LC谐振频率搜索电路，其特征在于：所述数据采集和记录电路为多路采样保持器，用于对同一信号源幅度在不同时间分别进行采集并记录。

4.根据权利要求1所述的LC谐振频率搜索电路，其特征在于：可编程频率合成器为可编程控制振荡器，用于根据所述判决和控制逻辑电路输出的二进制数据产生不同频率的振荡信号。

5.根据权利要求1所述的LC谐振频率搜索电路，其特征在于：所述栅极驱动器用于产生脉冲宽度调制信号，所述电流开关为半桥电路。

6.根据权利要求1所述的LC谐振频率搜索电路，其特征在于：所述栅极驱动器用于产生移相驱动信号，所述电流开关为全桥电路。

7.一种如权利要求1～6任意一项所述的LC谐振频率搜索电路的LC谐振频率搜索方法，通过比较、判决和控制电路的输出频率控制可编程频率合成器的输出频率以锁定LC谐振频率，其特征在于，包括如下步骤：

极值搜索，多次改变比较、判决和控制电路的输出频率，得到至少一个可编程频率合成器输出频率值可使得所述谐振回路振荡幅度位于极值点，将所述至少一个频率值依次存储至堆栈中；

最值搜索，依次将存储于堆栈中的至少一个频率值取出，若所述堆栈中只有一个频率值，则输出所述频率值；若所述堆栈中包括两个或更多频率值，则输出可使得所述谐振回路振荡幅度位于最大值点的频率值，从所述堆栈中输出的频率值为第一输出频率。

8.根据权利要求7所述的LC谐振频率搜索方法，其特征在于，所述比较、判决和控制电路具有多个输入通道用于采样并保持数据，所述极值搜索的步骤包括：

由所述比较、判决和控制电路提供一初始二进制输出频率，同时采样并保持第一输入通道中数据，此时可编程频率合成器具有初始输出频率；

依次间隔一定时间，增大所述输出频率一定值，同时采样并保持下一个输入通道中数据，每次采样并保持一通道中数据时，记录所述可编程频率合成器对应每一个通道数据采样时的的输出频率；

依次两两比较两输入通道中数据，将产生多个通道中最大数据时所对应的可编程频率合成器输出的频率值存储至堆栈中。

9.根据权利要求7所述的LC谐振频率搜索方法，其特征在于，所述最值搜索的步骤包括：

步骤a.从堆栈中取出第一个频率值作为第二频率值；

步骤b.判断堆栈是否已空，若所述堆栈已空，则存储所述第二频率值并输出以结束搜索；若所述堆栈未空，则继续从堆栈取出后一个频率值，作为第三频率值；

步骤c.判断第三频率值对应的通道中的数据是否小于第二频率值对应的通道中的数据，若是，则返回执行步骤b；若否，则执行步骤d；

步骤d.先判断堆栈是否已空，若所述堆栈已空，则将所述第三频率值作为第二频率值存储并输出以结束搜索；若所述堆栈未空，则将所述第三频率值作为第二频率值，并继续从堆栈取出后一个频率值，作为第三频率值，然后返回执行步骤c。