CN111614260B - 一种低频下可靠驱动线圈负载的电路 - Google Patents

一种低频下可靠驱动线圈负载的电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低频下可靠驱动线圈负载的电路，适用于使用低频信号驱动线圈负载的场合，包括第一开关电路、第二开关电路和输入控制电路。第一开关电路、第二开关电路均包含整流滤波模块、变压器、原边开关驱动模块、信号反馈模块，相位相反的交流电分别连接第一开关电路与第二开关电路的输入，经其中的整流滤波、信号反馈等处理后输出，连接线圈负载的两端；输入控制电路包括变压器和偏置消除模块，变压器原边接收低频信号，副边输出经偏置消除模块的处理后向第一开关电路、第二开关电路中的开关器件输出开关信号。本发明所述电路拓扑简单，容易实现，减少了成本，增强了驱动能力，降低了直流偏置对线圈类负载的影响。

Description

一种低频下可靠驱动线圈负载的电路
技术领域
本发明涉及电子电路领域，特别是一种低频下可靠驱动线圈负载的电路。
背景技术
在医疗、矿井探测、信号发射等领域，通常需要驱动感性负载，利用电磁场基本理论，进行能量传输。现有的驱动方式通常是利用开关电源对交流市电进行整流滤波、交直流变换后，为功率放大器供电，从而放大信号驱动感性负载。
这种驱动方式的弊端是，感性负载的阻抗将随着频率的增加而增加，导致输出电流减小，驱动负载能力下降，因此普遍用于低频信号的情况，对功率放大器的宽频带造成了浪费。
因此，有必要提供低频下可靠驱动线圈负载的电路。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供了一种低频下可靠驱动线圈负载的电路。
本发明公开了一种低频下可靠驱动线圈负载的电路，适用于使用低频信号驱动线圈负载的场合，包括第一开关电路、第二开关电路和输入控制电路。所述第一开关电路、所述第二开关电路均包含整流滤波模块、变压器、原边开关驱动模块、信号反馈模块，相位相反的交流电分别连接所述第一开关电路与所述第二开关电路的输入，经其中的整流滤波、信号反馈等处理后输出，连接线圈负载的两端；所述输入控制电路包括变压器和偏置消除模块，变压器原边接收低频信号，副边输出经所述偏置消除模块的处理后向所述第一开关电路、所述第二开关电路中的开关器件输出开关信号。
所述第一开关电路包括整流滤波模块、第一变压器、原边开关驱动模块和信号反馈模块。所述整流滤波模块的输入端连接交流电，经电路的整流滤波后，输出脉动直流电连接所述第一变压器的原边的一端。所述第一变压器的原边的另一端连接所述原边开关驱动模块；副边的一端连接线圈负载的一端，副边的另一端包括第一二极管和背靠背连接的第一、第二MOS管；所述第一二极管的正极与所述第一变压器相连，负极连接所述第一MOS管的漏极；所述第二MOS管的源极与所述第一MOS管的源极相连，栅极与所述第一MOS管的栅极相连，并且由所述输入控制电路的输出控制，漏极接地。所述信号反馈模块包括分压电路、加法器、稳压源和光电耦合器；所述分压电路的一端连接至线圈负载与所述第一变压器副边连接的一端，另一端接地，分压端连接至所述加法器的反相输入端；所述加法器的反相输入端还连接至所述输入控制电路，同相输入端接地，输出连接至所述稳压源的参考极；所述稳压源的阳极接地，阴极连接至所述分压电路的分压端；所述光电耦合器的阳极连接至所述分压电路不接地的一端，阴极连接至所述稳压源的阴极，发射极接地，集电极连接至所述原边开关驱动模块的输入端。所述原边开关驱动电路包括第三MOS管和驱动电路；所述第三MOS管的漏极连接所述所述第一变压器的原边，源极接地，基极连接至所述驱动电路的输出端；所述驱动电路的输入端连接至所述信号反馈电路的输出端。
所述第二开关电路包括整流滤波模块、第二变压器、原边开关驱动模块、偏置消除模块和信号反馈模块。所述整流滤波模块的输入端连接与所述第一开关电路输入端反相的交流电，经电路的整流滤波后，输出脉动直流电连接所述第二变压器的原边的一端。所述第二变压器的原边的另一端连接所述原边开关驱动模块；副边的一端连接线圈负载的一端，副边的另一端包括第二二极管和背靠背连接的第四、第五MOS管；所述第二二极管的正极与所述第二变压器相连，负极连接所述第四MOS管的漏极；所述第五MOS管的源极与所述第四MOS管的源极相连，栅极与所述第四MOS管的栅极相连，并且由所述输入控制电路的输出控制，漏极接地。所述分压电路的一端连接至线圈负载与所述第二变压器副边连接的一端，另一端接地，分压端连接至所述加法器的同相输入端；所述加法器的同相输入端还连接至所述输入控制电路，反相输入端接地，输出连接至所述稳压源的参考极；所述稳压源的阳极接地，阴极连接至所述分压电路的分压端；所述光电耦合器额定阳极连接至所述分压电路不接地的一端，阴极连接至所述稳压源的阴极，发射极接地，集电极连接至所述原边开关驱动模块的输入端。所述原边开关驱动电路包括第六MOS管和驱动电路；所述第六MOS管的漏极连接所述所述第二变压器的原边，源极接地，基极连接至所述驱动电路的输出端；所述驱动电路的输入端连接至所述信号反馈电路的输出端。
所述输入控制电路包括第三变压器和偏置消除模块。所述第三变压器的原边连接低频信号源，副边包括了两个匝数不同的绕组，匝数少的绕组一端接地，另一端连接所述第一开关电路、所述第二开关电路中所述信号反馈模块的输入端；匝数多的绕组一端接地，另一端连接至所述偏置消除模块的输入端。所述偏置消除电路包括两个比较器、或门和运放；所述第一比较器的同相输入端连接所述第三变压器副边匝数多的一端，反相输入端接地，输出连接所述或门的输入端；所述第二比较器的同相输入端接地，反相输入端连接所述第三变压器副边匝数多的一端，输出连接所述或门的输入端；所述运放的同相输入端接地，反相输入端连接所述或门的输出端，输出连接所述第一开关电路、所述第二开关电路中的所述第一MOS管、第二MOS管、第四MOS管、第五MOS管的栅极。
本发明所述电路拓扑简单，容易实现，减少了成本，增强了驱动能力，降低了直流偏置对线圈类负载的影响，减小了负载的发热量。
为了让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。
图1为本发明所述一种低频下可靠驱动线圈负载的电路的连接框图；
图2为本发明所述一种低频下可靠驱动线圈负载的电路的第一实施例。
图中编号：
10：第一开关电路；20：第二开关电路；30：输入控制电路；
110：所述第一开关电路中的整流滤波模块；
210：所述第二开关电路中的整流滤波模块；
310：所述输入控制电路中的偏置消除模块。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。
请参阅图1，为本发明所述一种低频下可靠驱动线圈负载的电路的连接框图，包括第一开关电路10、第二开关电路20、输入控制电路30。第一开关电路10、第二开关电路20的输入端分别连接相位相反的交流电，经内部模块处理后，输出连接线圈负载。输入控制电路30的输入端连接低频信号源，经内部模块处理后输出控制信号分别连接第一开关电路10、第二开关电路20中对应模块。
请参阅图2，为本发明所述一种低频下可靠驱动线圈负载的电路的第一实施例电路图，包括第一开关电路10、第二开关电路20、输入控制电路30。第一开关电路10包括整流滤波电路110，第一变压器T1，驱动电路U3和第三MOS管M3组成的原边开关驱动模块，分压电路R1和R2、加法器A1、稳压源D3、光电耦合器U1组成的信号反馈模块；整流滤波模块110的输入端连接交流电，输出连接T1原边的一端。T1原边的另一端连接M3的漏极，副边的一端连接线圈负载的一端，副边的另一端连接第一二极管D1的正极；D1的负极连接M1的漏极；M2的的源极与M1的源极相连，栅极与M1的栅极相连，由输入控制电路30控制，漏极接地；分压电路中R1的一端连接至T1与线圈负载连接的一端，另一端为分压端，串联R2到地；加法器A1的反相输入端连接分压电路的分压端，还连接至输入控制电路30，同相输入端接地，输出连接至D3的参考极；D3的阳极接地，阴极连接至分压端；U1的阳极连接至R1连接至T1与线圈负载连接的一端，阴极连接至D3的阴极，发射极接地，集电极连接至U3的输入端；M3的源极接地，基极连接至U3的输出端。第二开关电路20包括整流滤波电路210，第二变压器T2，驱动电路U4和第六MOS管M6组成的原边开关驱动模块，分压电路R3和R4、加法器A21、稳压源D4、光电耦合器U2组成的信号反馈模块；整流滤波模块210的输入端连接交流电，输出连接T2原边的一端；T2原边的另一端连接M6的漏极，副边的一端连接线圈负载的一端，副边的另一端连接第二二极管D2的正极；D2的负极连接M4的漏极。M5的的源极与M4的源极相连，栅极与M4的栅极相连，由输入控制电路30控制，漏极接地；分压电路中R3的一端连接至T2与线圈负载连接的一端，另一端为分压端，串联R4到地；加法器A2的反相输入端连接分压电路的分压端，还连接至输入控制电路30，同相输入端接地，输出连接至D4的参考极；D4的阳极接地，阴极连接至分压端；U2的阳极连接至R3连接至T2与线圈负载连接的一端，阴极连接至D4的阴极，发射极接地，集电极连接至U4的输入端；M6的源极接地，基极连接至U4的输出端。输入控制电路30包括第三变压器T3和偏置消除模块310；T3的原边连接低频信号源，副边包括匝数多的绕组Ns1和匝数少的绕组Ns2；Ns2的一端接地，另一端连接A1的反相输入端、A2的同相输入端；Ns1的一端接地，另一端连接至偏置消除模块310的输入端；偏置消除电路310包括比较器A3、A4，或门U5和运放A5；A3的同相输入端与A4的反相输入端均连接至Ns2不接地的一端，A3的反相输入端与A4的同相输入端均接地，A3、A4的输出端均连接至U5的输入端；A5的同相输入端接地，反相输入端连接至U5的输出端，输出连接至M1、M2、M3、M4的栅极。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (1)

1.一种低频下可靠驱动线圈负载的电路，其特征在于，包括第一开关电路、第二开关电路和输入控制电路；
所述第一开关电路包括第一整流滤波模块、第一变压器、第一原边开关驱动模块和第一信号反馈模块；所述第一整流滤波模块的输入端连接交流电，输出连接所述第一变压器的原边的一端；所述第一变压器的原边的另一端连接所述第一原边开关驱动模块；所述第一变压器副边的一端连接线圈负载的一端，副边的另一端依次连接第一二极管和背靠背连接的第一、第二MOS管；所述第一二极管的正极与所述第一变压器相连，负极连接所述第一MOS管的漏极；所述第二MOS管的源极与所述第一MOS管的源极相连，栅极与所述第一MOS管的栅极相连，并且连接所述输入控制电路的输出，漏极接地；所述第一信号反馈模块包括第一分压电路、第一加法器、第一稳压源和第一光电耦合器；所述第一分压电路的一端连接至线圈负载与所述第一变压器副边连接的一端，另一端接地，分压端连接至所述第一加法器的反相输入端；所述第一加法器的反相输入端还连接至所述输入控制电路，同相输入端接地，输出连接至所述第一稳压源的参考极；所述第一稳压源的阳极接地，阴极连接至所述第一分压电路的分压端；所述第一光电耦合器的阳极连接至所述第一分压电路不接地的一端，阴极连接至所述第一稳压源的阴极，发射极接地，集电极连接至所述第一原边开关驱动模块的输入端；所述第一原边开关驱动电路包括第三MOS管和第一驱动电路；所述第三MOS管的漏极连接所述第一变压器的原边的另一端，源极接地，栅极连接至所述第一驱动电路的输出端；所述第一驱动电路的输入端连接至所述第一信号反馈模块的输出端；
所述第二开关电路包括第二整流滤波模块、第二变压器、第二原边开关驱动模块、偏置消除模块和第二信号反馈模块；所述第二整流滤波模块的输入端连接与所述第一开关电路输入端反相的交流电，输出连接所述第二变压器的原边的一端；所述第二变压器的原边的另一端连接所述第二原边开关驱动模块；所述第二变压器副边的一端连接线圈负载的另一端，副边的另一端依次连接第二二极管和背靠背连接的第四、第五MOS管；所述第二二极管的正极与所述第二变压器相连，负极连接所述第四MOS管的漏极；所述第五MOS管的源极与所述第四MOS管的源极相连，栅极与所述第四MOS管的栅极相连，并且连接所述输入控制电路的输出，漏极接地；所述第二信号反馈模块包括第二分压电路、第二加法器、第二稳压源和第二光电耦合器；所述第二分压电路的一端连接至线圈负载与所述第二变压器副边连接的一端，另一端接地，分压端连接至所述第二加法器的同相输入端；所述第二加法器的同相输入端还连接至所述输入控制电路，反相输入端接地，输出连接至所述第二稳压源的参考极；所述第二稳压源的阳极接地，阴极连接至所述第二分压电路的分压端；所述第二光电耦合器的阳极连接至所述第二分压电路不接地的一端，阴极连接至所述第二稳压源的阴极，发射极接地，集电极连接至所述第二原边开关驱动模块的输入端；所述第二原边开关驱动电路包括第六MOS管和第二驱动电路；所述第六MOS管的漏极连接所述第二变压器的原边，源极接地，栅极连接至所述第二驱动电路的输出端；所述第二驱动电路的输入端连接至所述第二信号反馈模块的输出端；
所述输入控制电路包括第三变压器和偏置消除模块；所述第三变压器的原边连接低频信号源，副边包括两个匝数不同的绕组，匝数少的绕组一端接地，另一端连接所述第一信号反馈模块和第二信号反馈模块的输入端；匝数多的绕组一端接地，另一端连接至所述偏置消除模块的输入端；所述偏置消除模块用于消除静态时线圈负载上的直流偏置，包括两个比较器、或门和运放；第一比较器的同相输入端连接所述第三变压器副边匝数多的另一端，反相输入端接地，输出连接所述或门的第一输入端；第二比较器的同相输入端接地，反相输入端连接所述第三变压器副边匝数多的另一端，输出连接所述或门的第二输入端；所述运放的同相输入端接地，反相输入端连接所述或门的输出端，输出连接所述第一开关电路、所述第二开关电路中的所述第一MOS管、第二MOS管、第四MOS管、第五MOS管的栅极。
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