CN112737302B - 一种潜电路抑制电路及抑制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种潜电路抑制电路及抑制方法，所述抑制电路包括控制单元、电容检测单元、电压检测单元、A/D转换单元和谐振单元，所述谐振单元包括电源、第一电容C1、场效应管Q、第一电感L1、第二电容C2、第三电容C3、第一开关S1和第二开关S2；所述电容检测单元用于检测第一电容C1和第二电容C2的电容值，所述电压检测单元用于检测第一电容C1一端以及第二电容C1一端的电压值，所述A/D转换单元用于对电容检测单元反馈的电容值以及电压检测电源反馈的电压值进行模数转换，所述控制单元用于根据A/D转换单元反馈的数据控制第一开关S1、第二开关S2和场效应管Q的导通状态；本申请公开的抑制电路，可筛除不合格的电容，避免谐振单元出现波形失真的问题。

Description

一种潜电路抑制电路及抑制方法

技术领域

本发明涉及潜电路抑制技术领域，特别涉及一种潜电路抑制电路及抑制方法。

背景技术

现有的多谐振软开关电路存在潜电路现象，潜电路的存在会导致电路的工作效率降低，电路容易出现不稳定的情况，严重时甚至会出现电路故障问题，降低了用户的使用体验。

现有的潜电路抑制方法大多依据于理论分析、仿真检验，在产品的开发应用上，目前仍没有较好的潜电路抑制方法。

可见，现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种潜电路抑制电路，可抑制潜电路的出现，且可筛除不合格的电容，避免谐振单元出现波形失真的问题，提高谐振单元的工作效果。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种潜电路抑制电路，包括控制单元、电容检测单元、电压检测单元、A/D转换单元以及谐振单元，所述谐振单元包括电源、第一电容C1、第一二极管D1、场效应管Q、第一电感L1、第二二极管D2、第二电容C2、第三电容C3、第一开关S1和第二开关S2；所述第一开关S1的一端与电源正极连接，第一开关S1的另一端分别与第一二极管D1的负极、第一电容C1的一端以及场效应管Q的漏极连接，第一电容C1的另一端、第一二极管D1的正极以及场效应管Q的源极分别与第一电感L1的一端连接，第一电感L1的另一端分别与第二二极管D2的负极、第二电容C2的一端以及第三电容C3的一端连接，第三电容C3的另一端与第二开关S2的一端连接，第二二极管D2的正极、第二电容C2的另一端以及第二开关S2的另一端分别与电源负极连接；所述场效应管Q的栅极与控制单元连接；所述电容检测单元用于检测第一电容C1和第二电容C2的电容值，所述电压检测单元用于检测第一电容C1一端以及第二电容C2一端的电压值，所述A/D转换单元用于对电容检测单元反馈的电容值以及电压检测单元反馈的电压值进行模数转换，所述控制单元用于根据A/D转换单元反馈的电压值和电容值控制第一开关S1、第二开关S2和场效应管Q的导通状态。

所述的潜电路抑制电路中，还包括继电器，所述继电器与所述控制单元电性连接，所述继电器用于控制所述第一开关S1和所述第二开关S2的通断。

所述的潜电路抑制电路中，所述谐振单元还包括第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1的一端与第二电容C2的另一端连接，第一电阻R1的另一端与电源负极连接；所述第二电阻R2的一端与第三电容C3的另一端连接，第二电阻R2的另一端与第二开关S2的一端连接。

所述的潜电路抑制电路中，所述谐振单元还包括第二电感L2、第四电容C4和第三电阻R3，所述第二电感L2的一端与第一电感L1的另一端连接，第二电感L2的另一端分别与第四电容C4的一端以及第三电阻R3的一端连接；第四电容C4的另一端以及第三电阻R3的另一端分别与电源负极连接。

所述的潜电路抑制电路中，所述电压检测单元包括第一电压检测部和第二电压检测部，所述第一电压检测部和第二电压检测部分别与A/D转换单元电性连接；所述第一电压检测部用于检测第一电容C1一端的电压，所述第二电压检测部用于检测第二电容C2一端的电压。

所述的潜电路抑制电路中，所述第一电压检测部包括第四电阻R4、第五电阻R5以及第五电容C5，所述第四电阻R4的一端与第一电容C1的一端连接，第四电阻R4的另一端分别与第五电阻R5的一端、第五电容C5的一端以及A/D转换单元连接；所述第五电阻R5的另一端以及第五电容C5的另一端接地。

所述的潜电路抑制电路中，所述第二电压检测部包括第六电阻R6、第七电阻R7以及第六电容C6，所述第六电阻R6的一端与第二电容C2的一端连接，第六电阻R6的另一端分别与第七电阻R7的一端、第六电容C6的一端以及A/D转换单元连接；所述第七电阻R7的另一端以及第六电容C6的另一端接地。

本发明还相应地提供了一种潜电路抑制方法，所述潜电路抑制方法用于实现如上任一所述的潜电路抑制电路的工作控制，所述抑制方法包括步骤：

控制单元获取A/D转换单元所反馈的第一电容C1的第一电容值和第二电容C2的第二电容值，并将第一电容值和第二电容值分别与预设的第一电容标称值和第二电容标称值作比较；

若第一电容值与第一电容标称值的误差大于等于10％或第二电容与第二电容标称值的误差大于等于10％，控制单元控制第一开关S1断开；

若第一电容值与第一电容标称值的误差小于10％且第二电容值与第二电容标称值的误差小于10％，控制单元获取A/D转换单元所反馈的第一电容C1一端的第一电压值U1和第二电容C2一端的第二电压值U2；

控制单元计算第一电压值U1和第二电压值U2的比值U3；

若U3小于等于2.5，控制单元返回获取第一电容值和第二电容值；

若U3大于2.5，控制单元控制第二开关S2闭合一定时间后断开。

所述的潜电路抑制方法中，所述若U3大于2.5，控制单元控制第二开关S2闭合一定时间后断开后，还包括步骤：

控制单元重新获取第一电压值U1和第二电压值U2，并计算比值U3，若U3仍大于2.5，控制单元在PWM模式下控制增大场效应管Q的导通时间。

有益效果：

本发明提供了一种潜电路抑制电路，包括电压检测单元和电容检测单元，电压检测单元反馈第一电容C1一端的电压以及第二电容C2一端的电压至A/D转换单元，电容检测单元将第一电容C1的电容值以及第二电容C2的电容值反馈至A/D转换单元，A/D转换单元将处理后的数据反馈至控制单元，控制单元通过控制第一开关S1的导通状态以筛除不合格的电容，控制单元通过控制第二开关S2和场效应管Q的导通状态以抑制潜电路的出现，提高谐振单元工作时的稳定性和工作效果。

附图说明

图1为本发明提供的潜电路抑制电路的系统结构图；

图2为本发明提供的谐振单元的电路结构图；

图3为本发明提供的第一电压检测部的电路结构图；

图4为本发明提供的第二电压检测部的电路结构图；

图5为本发明提供的潜电路抑制方法的控制逻辑图。

主要元件符号说明：1-控制单元、2-电容检测单元、3-电压检测单元、4-A/D转换单元、5-谐振单元、6-继电器。

具体实施方式

本发明提供了一种潜电路抑制电路及抑制方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明作进一步详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“安装”、“连接”等应做广义理解，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1至图4，本发明提供了一种潜电路抑制电路，包括控制单元1、电容检测单元2、电压检测单元3、A/D转换单元4以及谐振单元5，所述谐振单元5包括电源、第一电容C1、第一二极管D1、场效应管Q、第一电感L1、第二二极管D2、第二电容C2、第三电容C3、第一开关S1和第二开关S2；所述第一开关S1的一端与电源正极连接，第一开关S1的另一端分别与第一二极管D1的负极、第一电容C1的一端以及场效应管Q的漏极连接，第一电容C1的另一端、第一二极管D1的正极以及场效应管Q的源极分别与第一电感L1的一端连接，第一电感L1的另一端分别与第二二极管D2的负极、第二电容C2的一端以及第三电容C3的一端连接，第三电容C3的另一端与第二开关S2的一端连接，第二二极管D2的正极、第二电容C2的另一端以及第二开关S2的另一端分别与电源负极连接；所述场效应管Q的栅极与控制单元1连接；所述电容检测单元2用于检测第一电容C1和第二电容C2的电容值，所述电压检测单元3用于检测第一电容C1一端以及第二电容C2一端的电压值，所述A/D转换单元4用于对电容检测单元2反馈的电容值以及电压检测单元反馈的电压值进行模数转换，所述控制单元1用于根据A/D转换单元4反馈的电压值和电容值控制第一开关S1、第二开关S2和场效应管Q的导通状态。

本申请公开的谐振单元5为谐振型BUCK电路，所述第一电容C1和第二电容C2为谐振电容，所述第一二极管D1为谐振单元5增加了通路且增加了模态，谐振单元5在工作过程中容易出现潜电路，降低了谐振单元5工作时的稳定性，且降低了谐振单元5的工作效果。

本申请公开的潜电路抑制电路，包括电压检测单元3和电容检测单元2，电压检测单元3反馈第一电容C1一端的电压以及第二电容C2一端的电压至A/D转换单元4，电容检测单元2将第一电容C1的电容值以及第二电容C2的电容值反馈至A/D转换单元4，A/D转换单元4将处理后的数据反馈至控制单元1，控制单元1通过控制第一开关S1的导通状态以筛除不合格的电容，控制单元1通过控制第二开关S2和场效应管Q的导通状态以抑制潜电路的出现，提高谐振单元5工作时的稳定性，并提高谐振单元5的工作效果。

经实验证明，通过增大开关频率或增大第二电容C2的容值均可在一定程度上抑制潜电路的发生，本申请通过第三电容C3和第二电容C2并联以增大整体容值，第二开关S2控制第三电容C3所在支路的通断，控制单元1可根据A/D转换单元4所反馈的数据来控制第二开关S2闭合，从而增大谐振单元5整体容值，以抑制潜电路的发生；所述第二电容C2的容值与第三电容C3的容值一致。

在一个实施例中，所述控制单元1可以是型号为stm32F103RCT6的单片机，所述单片机用于接收A/D转换单元4反馈的电压值和电容值，并根据所反馈的电压值和电容值的大小控制第一开关S1、第二开关S2和场效应管Q的导通状态；所述单片机与场效应管Q的栅极电性连接，单片机通过输出高低电平控制场效应管Q导通或关闭。

在一个实施例中，所述电容检测单元2为现有的差分电容检测电路，所述差分电容检测电路分别检测第一电容C1的电容值和第二电容C2的电容值，并将所检测的电容值反馈至A/D转换单元4；所述A/D转换单元4为现有的A/D转换器。

进一步地，请参阅图1，所述潜电路抑制电路还包括继电器6，所述继电器6与所述控制单元1电性连接，所述继电器6用于控制所述第一开关S1和所述第二开关S2的通断。

进一步地，请参阅图2，所述谐振单元5还包括第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1的一端与第二电容C2的另一端连接，第一电阻R1的另一端与电源负极连接；所述第二电阻R2的一端与第三电容C3的另一端连接，第二电阻R2的另一端与第二开关S2的一端连接。

进一步地，请参阅图2，所述谐振单元5还包括第二电感L2、第四电容C4和第三电阻R3，所述第二电感L2的一端与第一电感L1的另一端连接，第二电感L2的另一端分别与第四电容C4的一端以及第三电阻R3的一端连接；第四电容C4的另一端以及第三电阻R3的另一端分别与电源负极连接。

进一步地，请参阅图1至图4，所述电压检测单元3包括第一电压检测部和第二电压检测部，所述第一电压检测部和第二电压检测部分别与A/D转换单元4电性连接；所述第一电压检测部用于检测第一电容C1一端的电压，所述第二电压检测部用于检测第二电容C2一端的电压。

进一步地，请参阅图2和图3，所述第一电压检测部包括第四电阻R4、第五电阻R5以及第五电容C5，所述第四电阻R4的一端与第一电容C1的一端连接，第四电阻R4的另一端分别与第五电阻R5的一端、第五电容C5的一端以及A/D转换单元4连接；所述第五电阻R5的另一端以及第五电容C5的另一端接地。

进一步地，请参阅图2和图4，所述第二电压检测部包括第六电阻R6、第七电阻R7以及第六电容C6，所述第六电阻R6的一端与第二电容C2的一端连接，第六电阻R6的另一端分别与第七电阻R7的一端、第六电容C6的一端以及A/D转换单元4连接；所述第七电阻R7的另一端以及第六电容C6的另一端接地。

请参阅图5，本发明还相应地提供了一种潜电路抑制方法，所述潜电路抑制方法用于实现如上任一所述的潜电路抑制电路的工作控制，所述抑制方法包括步骤：

S100、控制单元1获取A/D转换单元4所反馈的第一电容C1的第一电容值和第二电容C2的第二电容值，并将第一电容值和第二电容值分别与预设的第一电容标称值和第二电容标称值作比较；所述第一电容标称值的大小以及第二电容标称值的大小与谐振单元5所包括的电气元件的数量及电器元件的参数有关。

S200、若第一电容值与第一电容标称值的误差大于等于10％或第二电容与第二电容标称值的误差大于等于10％，控制单元1控制第一开关S1断开，第一开关S1断开后，电源停止供电，谐振单元5停止工作，以筛除不合格的电容，避免谐振单元5所输出的波形出现失真的问题。

S300、若第一电容值与第一电容标称值的误差小于10％且第二电容值与第二电容标称值的误差小于10％，控制单元1获取A/D转换单元4所反馈的第一电容C1一端的第一电压值U1和第二电容C2一端的第二电压值U2。

S400、控制单元1计算第一电压值U1和第二电压值U2的比值U3，U3＝U1/U2。

S500、若U3小于等于2.5，控制单元1返回获取第一电容值和第二电容值；即控制单元1重复执行步骤S100至步骤S400。

S600、若U3大于2.5，控制单元1控制第二开关S2闭合一定时间后断开，第二开关S2闭合后，第二电容C2和第三电容C3并联，谐振单元5的整体容值增大，可抑制潜电路的发生，提高谐振单元5工作时的稳定性。

进一步地，请参阅图5，所述若U3大于2.5，控制单元1控制第二开关S2闭合一定时间后断开后，还包括步骤：

S700、控制单元1重新获取第一电压值U1和第二电压值U2，并计算比值U3，若U3仍大于2.5，控制单元1在PWM模式下控制增大场效应管Q的导通时间，场效应管的闭合时间缩短，可增大谐振单元5的平均开关频率，从而进一步抑制潜电路的发生，进一步提高谐振单元5工作时的稳定性。

即本申请公开的潜电路的抑制方法，通过控制第一开关S1的闭合，以停止谐振单元5的工作，可筛除不合格的电容，避免出现波形失真问题；通过调整第二开关S2和场效应管Q的导通状态，可抑制潜电路的发生，提高谐振单元5工作时的稳定性，并提高谐振单元5的工作效果。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种潜电路抑制电路，其特征在于，包括控制单元、电容检测单元、电压检测单元、A/D转换单元以及谐振单元，所述谐振单元包括电源、第一电容C1、第一二极管D1、场效应管Q、第一电感L1、第二二极管D2、第二电容C2、第三电容C3、第一开关S1和第二开关S2；所述第一开关S1的一端与电源正极连接，第一开关S1的另一端分别与第一二极管D1的负极、第一电容C1的一端以及场效应管Q的漏极连接，第一电容C1的另一端、第一二极管D1的正极以及场效应管Q的源极分别与第一电感L1的一端连接，第一电感L1的另一端分别与第二二极管D2的负极、第二电容C2的一端以及第三电容C3的一端连接，第三电容C3的另一端与第二开关S2的一端连接，第二二极管D2的正极、第二电容C2的另一端以及第二开关S2的另一端分别与电源负极连接；所述场效应管Q的栅极与控制单元连接；所述电容检测单元用于检测第一电容C1和第二电容C2的电容值，所述电压检测单元用于检测第一电容C1一端以及第二电容C2一端的电压值，所述A/D转换单元用于对电容检测单元反馈的电容值以及电压检测单元反馈的电压值进行模数转换，所述控制单元用于根据A/D转换单元反馈的电压值和电容值控制第一开关S1、第二开关S2和场效应管Q的导通状态。

2.根据权利要求1所述的一种潜电路抑制电路，其特征在于，还包括继电器，所述继电器与所述控制单元电性连接，所述继电器用于控制所述第一开关S1和所述第二开关S2的通断。

3.根据权利要求1所述的一种潜电路抑制电路，其特征在于，所述谐振单元还包括第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1的一端与第二电容C2的另一端连接，第一电阻R1的另一端与电源负极连接；所述第二电阻R2的一端与第三电容C3的另一端连接，第二电阻R2的另一端与第二开关S2的一端连接。

4.根据权利要求1所述的一种潜电路抑制电路，其特征在于，所述谐振单元还包括第二电感L2、第四电容C4和第三电阻R3，所述第二电感L2的一端与第一电感L1的另一端连接，第二电感L2的另一端分别与第四电容C4的一端以及第三电阻R3的一端连接；第四电容C4的另一端以及第三电阻R3的另一端分别与电源负极连接。

5.根据权利要求1所述的一种潜电路抑制电路，其特征在于，所述电压检测单元包括第一电压检测部和第二电压检测部，所述第一电压检测部和第二电压检测部分别与A/D转换单元电性连接；所述第一电压检测部用于检测第一电容C1一端的电压，所述第二电压检测部用于检测第二电容C2一端的电压。

6.根据权利要求5所述的一种潜电路抑制电路，其特征在于，所述第一电压检测部包括第四电阻R4、第五电阻R5以及第五电容C5，所述第四电阻R4的一端与第一电容C1的一端连接，第四电阻R4的另一端分别与第五电阻R5的一端、第五电容C5的一端以及A/D转换单元连接；所述第五电阻R5的另一端以及第五电容C5的另一端接地。

7.根据权利要求5所述的一种潜电路抑制电路，其特征在于，所述第二电压检测部包括第六电阻R6、第七电阻R7以及第六电容C6，所述第六电阻R6的一端与第二电容C2的一端连接，第六电阻R6的另一端分别与第七电阻R7的一端、第六电容C6的一端以及A/D转换单元连接；所述第七电阻R7的另一端以及第六电容C6的另一端接地。

8.一种潜电路抑制方法，其特征在于，所述潜电路抑制方法用于实现如权利要求1-7任一项所述的潜电路抑制电路的工作控制，所述抑制方法包括步骤：

控制单元获取A/D转换单元所反馈的第一电容C1的第一电容值和第二电容C2的第二电容值，并将第一电容值和第二电容值分别与预设的第一电容标称值和第二电容标称值作比较；

若第一电容值与第一电容标称值的误差大于等于10％或第二电容与第二电容标称值的误差大于等于10％，控制单元控制第一开关S1断开；

若第一电容值与第一电容标称值的误差小于10％且第二电容值与第二电容标称值的误差小于10％，控制单元获取A/D转换单元所反馈的第一电容C1一端的第一电压值U1和第二电容C2一端的第二电压值U2；

控制单元计算第一电压值U1和第二电压值U2的比值U3；

若U3小于等于2.5，控制单元返回获取第一电容值和第二电容值；

若U3大于2.5，控制单元控制第二开关S2闭合一定时间后断开。

9.根据权利要求8所述的一种潜电路抑制方法，其特征在于，所述若U3大于2.5，控制单元控制第二开关S2闭合一定时间后断开后，还包括步骤：

控制单元重新获取第一电压值U1和第二电压值U2，并计算比值U3，若U3仍大于2.5，控制单元在PWM模式下控制增大场效应管Q的导通时间。

Images