CN106253494B - 一种限幅控制电路、装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种限幅控制电路、装置和方法，所述电路包括：从动谐振环和半控电容；所述从动谐振环包括谐振线圈和谐振电容，所述谐振线圈与所述谐振电容串联；所述半控电容包括：电容和开关管；所述电容的一端与所述开关管的源极连接；所述电容的另一端与所述谐振电容未连接谐振线圈的一端连接；所述开关管的漏极与所述谐振线圈、所述谐振电容的连接点连接。当需要提供稳定的电压或电流时，控制所述开关管导通，进而控制所述半控电容导通，所述半控电容破坏谐振线圈和谐振电容的谐振状态，能够提供稳定的电压或电流，解决了从动谐振环工作不稳定的问题。
Description
技术领域
本发明涉及无线供电领域，更具体的说，涉及一种限幅控制电路、装置及方法。
背景技术
从动谐振环具有接受能量和发射能量的双重特性，在无线供电的终端，从动谐振环常当作接收谐振环使用，为终端电器供电。
由于从动谐振环工作于谐振状态，谐振环内的电压和电流振幅很大，而且不稳定，如果直接给终端电器供电，会产生巨大的电流和电压波动，会给终端电器带来严重的影响，甚至会烧毁电器。因此，亟需一种控制从动谐振环电压或电流的振幅，保证从动谐振环工作稳定的电路。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种限幅控制电路、装置及方法，以解决从动谐振环工作不稳定的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
一种限幅控制电路，所述电路包括：
从动谐振环和半控电容；
所述从动谐振环包括谐振线圈和谐振电容，所述谐振线圈与所述谐振电容串联；
所述半控电容包括：电容和开关管；
所述电容的一端与所述开关管的漏极连接；所述电容的另一端与所述谐振电容未连接谐振线圈的一端连接；所述开关管的源极与所述谐振线圈、所述谐振电容的连接点连接。
优选的，所述开关管为IGBT管。
优选的，所述开关管为MOSFET管。
一种限幅控制装置，所述装置包括限幅控制电路，还包括：驱动电压供给电路；
所述驱动电压供给电路，用于为所述半控电容提供电压；
所述驱动电压供给电路包括：
整流器、滤波电容、隔离开关电源、电压采样电路、比较器和驱动放大器；
所述从动谐振环中谐振线圈非所述连接点的一端、所述整流器、所述滤波电容、所述电压采样电路、所述比较器、所述驱动放大器和所述半控电容依次连接，所述隔离开关电源并联在滤波电容的两端。
一种限幅控制方法，应用于限幅控制电路，所述限幅控制电路包括：
从动谐振环和半控电容；
所述从动谐振环包括谐振线圈和谐振电容，所述谐振线圈与所述谐振电容串联；
所述半控电容包括：电容和开关管；
所述电容的一端与所述开关管的漏极连接；所述电容的另一端与所述谐振电容未连接谐振线圈的一端连接；所述开关管的源极与所述谐振线圈、所述谐振电容的连接点连接；
所述方法包括：
当需要提供稳定的电压时，控制所述开关管导通，所述半控电容导通。
优选的，所述开关管为IGBT管。
优选的，所述开关管为MOSFET管。
优选的，所述控制所述开关管导通，具体包括：
采用输入高低电平的方式控制所述开关管导通。
优选的，所述控制所述开关管导通，具体包括：
采用脉冲宽度调制的方式控制所述开关管导通。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种限幅控制电路、装置和方法，所述电路包括：从动谐振环和半控电容；所述从动谐振环包括谐振线圈和谐振电容，所述谐振线圈与所述谐振电容串联；所述半控电容包括：电容和开关管；所述电容的一端与所述开关管的漏极连接；所述电容的另一端与所述谐振电容未连接谐振线圈的一端连接；所述开关管的源极与所述谐振线圈、所述谐振电容的连接点连接。当需要提供稳定的电压或电流时，控制所述开关管导通，进而控制所述半控电容导通，所述半控电容破坏谐振线圈和谐振电容的谐振状态，能够提供稳定的电压或电流，解决了从动谐振环工作不稳定的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一提供的限幅控制电路的电路图；
图2为本发明实施例二提供的限幅控制电路的电路图；
图3为本发明实施例三提供的限幅控制装置的电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种限幅控制电路，其特征在于，所述电路包括：
从动谐振环和半控电容；
所述从动谐振环包括谐振线圈和谐振电容，所述谐振线圈与所述谐振电容串联；
所述半控电容包括：电容和开关管；
所述电容的一端与所述开关管的漏极连接；所述电容的另一端与所述谐振电容未连接谐振线圈的一端连接；所述开关管的源极与所述谐振线圈、所述谐振电容的连接点连接。
可选的，本发明的另一实施例中，所述开关管为绝缘栅双极型晶体管IGBT管；
可选的，本发明的另一实施例中，所述开关管为金属-氧化物半导体场效应晶体管MOSFET管。
参照图1，图1为谐振线圈和谐振电容串联、开关管为MOSFET管的情况。
其中，L1为谐振线圈，C1为谐振电容，L1、C1串联组成一个从动谐振环，电容C2与MOSFET管101串联组成一个半控电容，半控电容与谐振电容C1并联，同时与谐振线圈L1串联，A、B是输出端，箭头表示磁场。当MOSFET管101的栅极为高电平时，MOSFET管101导通，由于MOSFET管101的内阻很小，接近0，这时，相当于电容C2与谐振电容C1并联，从动谐振环的最佳谐振状态被破坏，振幅下降甚至完全停振；当栅极为低电平时，MOSFET管101截止，由于MOSFET管101开路，电容C2无效。
参照图2，图2为谐振线圈和谐振电容串联、开关管为IGBT管的情况。
其中，L1为谐振线圈，C1为谐振电容，L1、C1串联组成一个从动谐振环，电容C2与IGBT管102串联组成一个半控电容，半控电容与谐振电容C1并联，同时与谐振线圈L1串联，A、B是输出端，箭头表示磁场。具体工作过程同图1对应的说明，在此不再赘述。
本实施例提供了一种限幅控制电路，当需要提供稳定的电压或电流时，控制所述开关管导通，进而控制所述半控电容导通，所述半控电容破坏谐振线圈和谐振电容的谐振状态，能够提供稳定的电压或电流，解决了从动谐振环工作不稳定的问题。
可选的，本发明的另一实施例中提供了一种限幅控制装置，其特征在于，所述装置包括如权利要求1～3任意一项所述的限幅控制电路，还包括：驱动电压供给电路；
所述驱动电压供给电路，用于为所述半控电容提供电压；
所述驱动电压供给电路包括：
整流器、滤波电容、隔离开关电源、电压采样电路、比较器和驱动放大器；
所述从动谐振环中谐振线圈非所述连接点的一端、所述整流器、所述滤波电容、所述电压采样电路、所述比较器、所述驱动放大器和所述半控电容依次连接，所述隔离开关电源并联在滤波电容的两端。
限幅控制装置的电路图参照图3。具体的，谐振电容C1与谐振线圈L1串联组成一个从动谐振环，103为整流器，C3为滤波电容，104为隔离开关电源，电阻R1和R2串联组成电压采样电路，105为比较器，106为驱动放大器，电容C2和MOSFET管101组成半控电容，Vd表示输出电压，Vreg为参考电压。
从动谐振环、半控电容的电路图已经在上述实施例中进行介绍，请参照上述实施例，在此不再赘述。驱动电压供给电路的工作过程如下：
MOSFET管和IGBT管都是压控器件，需要为它们的栅极提供一个合适的驱动电压才能正常工作，从动谐振环的输出端经整流器103整流和滤波电容C3滤波后，得到一个高压直流电，隔离开关电源104输入一个开关电源，将高压直流电进行电压转换，得到开关管栅极所需要的直流电压，通常在10V-18V之间，直流高压经R1和R2组成的电压采样电路进行电压采样，然后送到比较器105进行电压对比，如果检测电压超过设定电压，比较器105输出高电平，这个高电平再经驱动放大器106进行电流放大后，送到开关管的栅极，这时开关管导通，半控电容有效，从动谐振环的完全谐振被破坏，进而能够提供稳定的电压或电流。
本实施例中，通过设置驱动电压供给电路，能够给半控电容提供合适的电压，进而能够通过半控电容的通断来破坏从动谐振换的谐振状态。
可选的，本发明的另一实施例中，提供了一种限幅控制方法，其特征在于，应用于限幅控制电路，限幅控制电路的电路图参照图1和图2，所述限幅控制电路包括：
从动谐振环和半控电容；
所述从动谐振环包括谐振线圈和谐振电容，所述谐振线圈与所述谐振电容串联；
所述半控电容包括：电容和开关管；
所述电容的一端与所述开关管的漏极连接；所述电容的另一端与所述谐振电容未连接谐振线圈的一端连接；所述开关管的源极与所述谐振线圈、所述谐振电容的连接点连接；
所述方法包括：
当需要提供稳定的电压时，控制所述开关管导通，所述半控电容导通。
可选的，本发明的另一实施例中，所述开关管为IGBT管；
可选的，本发明的另一实施例中，所述开关管为MOSFET管。
本实施例中，当需要提供稳定的电压或电流时，控制所述开关管导通，进而所述半控电容导通，所述半控电容破坏谐振线圈和谐振电容的谐振状态，能够提供稳定的电压或电流，解决了从动谐振环工作不稳定的问题。
需要说明的是，具体工作过程请参照图1和图2对应的实施例，在此不再赘述。
可选的，本发明的另一实施例中，所述控制所述开关管导通，具体包括：采用输入高低电平的方式控制所述开关管导通或采用脉冲宽度调制的方式控制所述开关管导通。
当采用输入高低电平的方式控制所述开关管导通时，参照图3，具体工作过程如下：
图3中，谐振电容C1与谐振线圈L1串联，103为整流器，C3为滤波电容，104为隔离开关电源，Vd表示输出电压，电阻R1和R2串联组成电压采样电路，105为比较器，Vreg为参考电压，三极管Q1和Q2组成驱动放大器106，R3为栅极限流电阻，R4是栅极对地放电电阻，电容C2和MOSFET管101组成半控电容。
当电压采样电路的中点电压，即电阻R1与R2之间的电压超过参考电压Vreg时，比较器105输出高电平，这时驱动放大器106中的三极管Q1导通，Q2截止，电压从隔离开关电源104的Vd，经过Q1和R3，加在MOSFET管101的栅极上，101导通，这时相当于电容C2与谐振电容C1并联，谐振的容量改变，原来的最佳谐振状态被改变，振幅减少甚至停振，因此，谐振线圈两端的电压降低，整流后滤波电容C3上的电压下降；当电压采样电路中点电压低于参考电压Vreg时，比较器105输出低电平，驱动放大器106中的三极管Q1截止，Q2导通，MOSFET管101的栅极为低电平，101截止，电容C2无效，从动谐振环维持原来的最佳谐振状态，谐振线圈两端的电压升高，整流后滤波电容C3上的电压升高；如此循环，结果是滤波电容C3上的电压维持在一相对稳定的值上，从而达到了保证从动谐振环工作稳定的目的。
采用脉冲宽度调制的方式控制所述开关管导通时，参照图1和图2，具体工作过程如下：
给开关管的栅极提供一个脉冲宽度调制信号，这时，电容C2与开关管组成的半控电容就变成了一个受脉冲宽度调制控制的可变电容，这个可变电容与谐振电容C1并联后，也会破坏从动谐振环的谐振状态，所以，从动谐振环的振幅直接受到脉冲宽度调制的控制，从而为终端用电器提供合适的输出电压。
需要说明的是，由于半控电容是电容C2与开关管串联形成的，开关管在工作中一端必须接“地”，这是一个电路的最低电位参考点，并不是真正的地面，选择“地”是为了便于控制开关管有效地工作。在串联的从动谐振环中，谐振线圈L1与谐振电容C1只有一个公共中点，选择这个中点作为“地”。
本实施例中，通过采用输入高低电平或脉冲宽度调制的方式控制所述开关管导通，进而破坏从动谐振环的谐振状态，能够提供稳定的电压或电流，解决了从动谐振环工作不稳定的问题。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种限幅控制电路，其特征在于，所述电路包括：
从动谐振环和半控电容；
所述从动谐振环包括谐振线圈和谐振电容，所述谐振线圈与所述谐振电容串联；
所述半控电容包括：电容和开关管；
所述电容的一端与所述开关管的漏极连接；所述电容的另一端与所述谐振电容未连接谐振线圈的一端连接；所述开关管的源极与所述谐振线圈、所述谐振电容的连接点连接；
当所述开关管导通时，所述电容未被断路，所述谐振线圈、所述谐振电容和所述电容组成谐振环；
当所述开关管断开时，所述电容被断路，所述谐振线圈和所述谐振电容组成谐振环。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述开关管为IGBT管。
3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述开关管为MOSFET管。
4.一种限幅控制装置，其特征在于，所述装置包括如权利要求1～3任意一项所述的限幅控制电路，还包括：驱动电压供给电路；
所述驱动电压供给电路，用于为所述半控电容提供电压；
所述驱动电压供给电路包括：
整流器、滤波电容、隔离开关电源、电压采样电路、比较器和驱动放大器；
所述从动谐振环中谐振线圈非所述连接点的一端、所述整流器、所述滤波电容、所述电压采样电路、所述比较器、所述驱动放大器和所述半控电容依次连接，所述隔离开关电源并联在滤波电容的两端。
5.一种限幅控制方法，其特征在于，应用于限幅控制电路，所述限幅控制电路包括：
从动谐振环和半控电容；
所述从动谐振环包括谐振线圈和谐振电容，所述谐振线圈与所述谐振电容串联；
所述半控电容包括：电容和开关管；
所述电容的一端与所述开关管的漏极连接；所述电容的另一端与所述谐振电容未连接谐振线圈的一端连接；所述开关管的源极与所述谐振线圈、所述谐振电容的连接点连接；
当所述开关管导通时，所述电容未被断路，所述谐振线圈、所述谐振电容和所述电容组成谐振环；
当所述开关管断开时，所述电容被断路，所述谐振线圈和所述谐振电容组成谐振环；
所述方法包括：
当需要提供稳定的电压时，控制所述开关管导通，所述半控电容导通。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述开关管为IGBT管。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述开关管为MOSFET管。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述控制所述开关管导通，具体包括：
采用输入高低电平的方式控制所述开关管导通。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述控制所述开关管导通，具体包括：
采用脉冲宽度调制的方式控制所述开关管导通。
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