CN202586300U - 一种具有过流保护功能的桥式lc谐振电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种具有过流保护功能的桥式LC谐振电路，包括控制外加负载的驱动信号的通断的开关电路单元，与所述的开关电路单元相连的用于产生高压的谐振电路单元，还包括与所述的开关电路单元及谐振电路单元相连接的过流保护单元，用于对所述的开关电路单元输出的电流进行取样，当电流过大时，强制关断所述的开关电路单元。实施本实用新型的一种具有过流保护功能的桥式LC谐振电路在零电流开通模式下时可保护电路，简单方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及电路保护领域，特别涉及一种具有过流保护功能的桥式LC谐振电路。
背景技术
在含有电容和电感的电路中，如果电容和电感并联，可能出现在某个很小的时间段内：电容的电压逐渐升高，而电流却逐渐减少；与此同时电感的电流却逐渐增加，电感的电压却逐渐降低。而在另一个很小的时间段内：电容的电压逐渐降低，而电流却逐渐增加；与此同时电感的电流却逐渐减少，电感的电压却逐渐升高。电压的增加可以达到一个正的最大值，电压的降低也可达到一个负的最大值，同样电流的方向在这个过程中也会发生正负方向的变化，此时我们称为电路发生电的振荡。
电容和电感串联，电容器放电，电感开始有一个逆向的反冲电流，电感充电；当电感的电压达到最大时，电容放电完毕，之后电感开始放电，电容开始充电，这样的往复运作，称为谐振。而在此过程中电感由于不断的充放电，于是就产生了电磁波。
电路振荡现象可能逐渐消失，也可能持续不变地维持着。当震荡持续维持时，我们称之为等幅振荡，也称为谐振。
谐振时间电容或电感两端电压变化一个周期的时间称为谐振周期，谐振周期的倒数称为谐振频率。所谓谐振频率就是这样定义的。它与电容C和电感L的参数有关。
桥式LC谐振电路多用于需产生高压的场合，有两种基本形式：半桥和全桥，但均在谐振状态的零电流开通模式下时，易引起上、下两个开关管共通，影响电路的安全性。
实用新型内容
本实用新型提出一种具有过流保护功能的桥式LC谐振电路，解决了现有技术零电流开通模式下时，易引起上、下两个开关管共通，影响电路的安全性的问题。
本实用新型的技术方案是这样实现的：
本实用新型公开了一种具有过流保护功能的桥式LC谐振电路，包括控制外加负载的驱动信号的通断的开关电路单元，与所述的开关电路单元相连的用于产生高压的谐振电路单元，还包括与所述的开关电路单元及谐振电路单元相连接的过流保护单元，用于对所述的开关电路单元输出的电流进行取样，当电流过大时，强制关断所述的开关电路单元。
在本实用新型所述的具有过流保护功能的桥式LC谐振电路中，所述的开关电路单元由两组相同的开关电路子单元组成，每组开关电路子单元包括MOS管以及电阻，MOS管的源极通过电阻与所述的谐振电路单元相连。
在本实用新型所述的具有过流保护功能的桥式LC谐振电路中，所述的谐振电路单元包括依次串接的第一电容、电感、第二电容、第三电容。
在本实用新型所述的具有过流保护功能的桥式LC谐振电路中，所述的过流保护单元包括两个三极管，第一三极管与所述的第一开关电路子单元相连，第二三极管与所述的第二开关电路子单元相连。
在本实用新型所述的具有过流保护功能的桥式LC谐振电路中，所述的第一三极管与所述的第一开关电路子单元相连，具体是：所述的第一三极管的集电极与所述的MOS管的栅极相连，发射极与所述的谐振电路单元相连，基极连接所述的MOS管与所述的电阻的公共接点。
在本实用新型所述的具有过流保护功能的桥式LC谐振电路中，所述的第二三极管与所述的第二开关电路子单元相连，具体是：所述的第二三极管的集电极与所述的MOS管的栅极相连，发射极与所述的谐振电路单元相连，基极连接所述的MOS管与所述的电阻的公共接点。
在本实用新型所述的具有过流保护功能的桥式LC谐振电路中，所述的三极管为NPN型三极管。
实施本实用新型的一种具有过流保护功能的桥式LC谐振电路，具有以下有益的技术效果：
1、采用硬件的方式进行保护，安全可靠；
2、保护电路原理简单明了，方便应用；
3、以极少的器件解决了传统电路的致命弊端。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型现有技术的半桥谐振电路图；
图2是本实用新型现有技术的全桥谐振电路图；
图3是本实用新型一种具有过流保护功能的桥式LC谐振电路图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1及图2，本实用新型的现有技术的谐振电路，
图1为半桥结构，此种方式的母线电压利用率为50％。即VO≤0.5VIN
图2为全桥结构，此种方式的母线电压利用率为100％。即VO≤VIN
当此两种电路工作于谐振状态时，电感L1\电容C1\电容C2\电容C3会形成一个容性负载，会使电路工作于ZCS(零电流开通模式)模式。
以图1为例进行分析：在ZCS模式下，当开关管Q1为开通状态时，会有I1电流流过，方向为正，此时开关管Q2为关断状态，但在开关管Q1刚开通的瞬间时，因电感L1引起的续流电流I2在开关管Q2体内的寄生二极管D2中持续流过，并且方向为负。因二极管D2有一定的反向恢复时间而不能立即恢复关断状态，所以此时，开关管Q1和开关管Q2均为导通状态，此状态维持时间在数百ns以内。根据开关管参数的不同，导通状态维持的时间会有差异。其中，开关管均为MOS管：金属(metal)-氧化物(oxid)-半导体(semiconductor)场效应晶体管。
根据图1可知，如果开关管Q1\开关管Q2同时导通，即意味着VIN短路，在开关管上产生的电流会非常之大，严重影响开关管的正常工作，甚至会导致其损坏。
图1在谐振状态下会工作于ZCS模式，因而引起上、下两个开关管共通，影响电路的安全性。
图2为全桥模式，与图1相比，多了开关管Q3、开关管Q4、二极管D3、二极管D4，具体连接方式如图2所示。
图2所存在的不稳定性及其产生的原因和图1相同，此处不在叙述。
如图3所示，本实用新型一种具有过流保护功能的桥式LC谐振电路图，包括控制外加负载的驱动信号的通断的开关电路单元，与开关电路单元相连的用于产生高压的谐振电路单元，还包括与开关电路单元及谐振电路单元相连接的过流保护单元，用于对开关电路单元输出的电流进行取样，当电流过大时，强制关断所述的开关电路单元。
具体地说：开关管Q1、二极管D1、电阻R1组成第一开关电路单元，开关管Q2、二极管D2、电阻R2组成第二开关电路单元；电容C1、电感L1、电容C2、电容C3组成谐振电路单元；三极管K1以及三极管K2组成过流保护单元，具体连接方式如图3所示。
工作、保护原理如下：
在谐振时，图3的电路工作于ZCS模式，开关管Q1为正常导通，开关管Q2因二极管D2的原因而导通。因其电流为负，所以同时导通产生的电流I1要大于I2。当I1的值达到开关管Q1的最大额定值时，开关管K1导通，将开关管Q1的驱动强制拉低、关断。
当开关管Q2为正常导通，开关管Q1为异常导通时，I2的值要大于I1，但当其达到额定值时，触发三极管K2导通，将开关管Q2的驱动强制拉低、关断。
三极管K1/K2均为普通的NPN型三极管，BE极需要0.6～0.7V的电压即可导通，在R1上取样电流而得到的电压值Ube＝I1*R1。此处Ube已知为0.7V，I1为欲限制的电流值(为已知值)，因此R1的取值＝Ube/I1。
该方式对在ZCS模式下和在其它工作情况下而产生的开关器件本体过流所起到的保护是可靠的、快速的、有效的。
因取样电阻R1及电阻R2的取值非常小，因此而产生的损耗可以忽略不计
图3在基本电路的形式下，针对开关管而进行保护。在ZCS模式下，对开关管的电流值进行取样，电流过大时将其强制关断。
实施本实用新型的一种具有过流保护功能的桥式LC谐振电路，具有以下有益的技术效果：
1、采用硬件的方式进行保护，安全可靠；
2、保护电路原理简单明了，方便应用；
3、以极少的器件解决了传统电路的致命弊端。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种具有过流保护功能的桥式LC谐振电路，包括控制外加负载的驱动信号的通断的开关电路单元，与所述的开关电路单元相连的用于产生高压的谐振电路单元，其特征在于，还包括与所述的开关电路单元及谐振电路单元相连接的过流保护单元，用于对所述的开关电路单元输出的电流进行取样，当电流过大时，强制关断所述的开关电路单元。
2.根据权利要求1所述的具有过流保护功能的桥式LC谐振电路，其特征在于，所述的开关电路单元由两组相同的开关电路子单元组成，每组开关电路子单元包括MOS管以及电阻，MOS管的源极通过电阻与所述的谐振电路单元相连。
3.根据权利要求1所述的具有过流保护功能的桥式LC谐振电路，其特征在于，所述的谐振电路单元包括依次串接的第一电容、电感、第二电容、第三电容。
4.根据权利要求2所述的具有过流保护功能的桥式LC谐振电路，其特征在于，所述的过流保护单元包括两个三极管，第一三极管与所述的第一开关电路子单元相连，第二三极管与所述的第二开关电路子单元相连。
5.根据权利要求4所述的具有过流保护功能的桥式LC谐振电路，其特征在于，所述的第一三极管与所述的第一开关电路子单元相连，具体是：所述的第一三极管的集电极与所述的MOS管的栅极相连，发射极与所述的谐振电路单元相连，基极连接所述的MOS管与所述的电阻的公共接点。
6.根据权利要求4所述的具有过流保护功能的桥式LC谐振电路，其特征在于，所述的第二三极管与所述的第二开关电路子单元相连，具体是：所述的第二三极管的集电极与所述的MOS管的栅极相连，发射极与所述的谐振电路单元相连，基极连接所述的MOS管与所述的电阻的公共接点。
7.根据权利要求4所述的具有过流保护功能的桥式LC谐振电路，其特征在于，所述的三极管为NPN型三极管。
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