CN209767378U - 一种电路控制装置及系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种电路控制装置及系统，包括传感器单元、数字信号处理器、驱动电路；传感器单元分别与被控电路和数字信号处理器电性连接；数字信号处理器与驱动电路电性连接；驱动电路与被控电路的整流管单元电性连接；其中，传感器单元采集信号后，发送信号给数字信号处理器，数字信号处理器将该信号转换为对应的数字信号，并对数字信号进行预设的逻辑判断，输出控制信号给驱动电路，驱动电路根据控制信号确定每个场效应管对应的驱动信号，并向被控电路的每个场效应管分别输出对应的驱动信号，其中，驱动信号用于控制场效应管的开通或断开，从而达到在低压大电流情况时，减少感应电能传输系统中整流损耗的问题。

Description

一种电路控制装置及系统

技术领域

本申请涉及电能传输技术领域，尤其是涉及一种电路控制装置及系统。

背景技术

目前，感应电能传输技术已成功应用于电动汽车充电、家用电器无线充电等场合。在感应电能传输装置中，若负载需要直流电压供电，二次线圈中的电能需要经过交流-直流变换后提供给负载直流电压。

一般，交流-直流变换的电路采用二极管整流的方式，但是对于低压大电流的情况，二极管的导通压降较大，会导致整流损耗增加。在负载需求一定时，采用二极管进行整流，整流环节的损耗增加，导致系统电流增大，从而系统中每个环节的功率损耗同步增大，系统整体传输效率降低。因此，传统的二极管整流方式不能解决低电压大电流情况时感应电能传输系统中整流损耗较高的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种电路控制装置及系统，以达到减少感应电能传输系统中整流损耗较高的技术问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种电路控制装置，其中，包括：传感器单元、数字信号处理器、驱动电路；所述传感器单元分别与被控电路和所述数字信号处理器电性连接；所述数字信号处理器与所述驱动电路电性连接；所述驱动电路与所述被控电路的整流管单元电性连接；所述整流管单元包括至少一个场效应管；

所述传感器单元，用于采集所述被控电路中指定位置处输入电压的第一模拟信号、输入电流的第二模拟信号和每个场效应管的电流的第三模拟信号；并将所述第一模拟信号、所述第二模拟信号和所述第三模拟信号发送给所述数字信号处理器；

所述数字信号处理器，用于将所述第一模拟信号、所述第二模拟信号和所述第三模拟信号转换为对应的输入电压的第一数字信号、输入电流的第二数字信号和每个场效应管的电流的第三数字信号；并对所述第一数字信号、所述第二数字信号和所述第三数字信号进行预设的逻辑判断，输出控制信号并将所述控制信号发送给所述驱动电路；

所述驱动电路，用于根据所述控制信号确定每个场效应管对应的驱动信号，并向所述被控电路的每个场效应管分别输出对应的驱动信号，其中，所述驱动信号用于控制所述场效应管的开通或断开。

结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述装置还包括：信号调理补偿电路，所述信号调理补偿电路分别与所述传感器单元和所述数字信号处理器电性连接；

所述信号调理补偿电路，用于接收所述传感器单元输出的所述第一模拟信号、所述第二模拟信号和所述第三模拟信号，并将所述第一模拟信号、所述第二模拟信号和所述第三模拟信号发送到所述数字信号处理器。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述信号调理补偿电路包括：偏置放大电路、低通滤波电路和抗干扰电路，所述偏置放大电路与所述低通滤波电路电性连接，所述低通滤波电路与所述抗干扰电路电性连接。

结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述被控电路中包括负载电路；

所述数字信号处理器，在对所述第一数字信号、所述第二数字信号和所述第三数字信号进行预设的逻辑判断时，具体用于：

对所述第一数字信号和所述第二数字信号进行检测，确定所述负载电路中负载阻抗的类型；

基于所述负载阻抗的类型和所述第一数字信号、所述第三数字信号进行预设的逻辑判断，输出控制信号。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述数字信号处理器，在对所述第一数字信号和所述第二数字信号进行检测，确定所述负载电路中负载阻抗的类型时，具体用于：

当检测到所述第一数字信号大于预设的零点阈值、且所述第二数字信号不大于所述零点阈值时，确定所述负载阻抗为感性。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述数字信号处理器，在对所述第一数字信号和所述第二数字信号进行检测，确定所述负载电路中负载阻抗的类型时，具体用于：

当检测到所述第二数字信号大于所述零点阈值、且所述第一数字信号不大于所述零点阈值时，确定所述负载阻抗为容性。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，当所述负载阻抗为感性时，所述数字信号处理器，在基于所述负载阻抗的类型和所述第一数字信号、所述第三数字信号进行预设的逻辑判断，输出控制信号时，具体用于：

若所述第一数字信号小于所述零点阈值、且所述第三数字信号不大于所述零点阈值，确定所述控制信号为低电平信号并输出；否则，确定所述控制信号为高电平信号并输出。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，当所述负载阻抗为容性时，所述数字信号处理器，在基于所述负载阻抗的类型和所述第一数字信号、所述第三数字信号进行预设的逻辑判断，输出控制信号时，具体还用于：

若所述第一数字信号大于所述零点阈值、且所述第三数字信号不大于所述零点阈值，确定所述控制信号为低电平信号并输出，否则，确定所述控制信号为高电平信号并输出。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述装置还包括：电源模块；

所述电源模块，用于给所述装置供电。

第二方面，本申请实施例还提供一种电路控制系统，包括：第一方面所述的电路控制装置以及被控装置，所述电路控制装置与所述被控装置的整流管单元连接，所述整流管单元包括至少一个场效应管；

所述电路控制装置用于控制所述至少一个场效应管的开通或断开。

本申请实施例提供了一种电路控制装置，包括：传感器单元、数字信号处理器、驱动电路；传感器单元分别与被控电路和数字信号处理器电性连接；数字信号处理器与驱动电路电性连接；驱动电路与被控电路的整流管单元电性连接；整流管单元包括至少一个场效应管，其中，传感器单元采集信号后，发送信号给数字信号处理器，数字信号处理器将模拟信号转换为对应的数字信号，并对数字信号进行预设的逻辑判断后，输出控制信号给驱动电路，驱动电路根据控制信号确定每个场效应管对应的驱动信号，并向被控电路的每个场效应管分别输出对应的驱动信号，其中，驱动信号用于控制场效应管的开通或断开，从而达到在低压大电流情况时，减少感应电能传输系统中整流损耗的问题。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，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他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种电路控制装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种电路控制装置的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的信号调理补偿电路的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种电路控制系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

目前感应电能传输系统中整流方式采用二极管进行整流，但是对于低压大电流的情况，二极管的导通压降较大，会导致整流损耗增加，基于此，本申请实施例提供的一种电路控制装置及系统，可以减少感应电能传输系统中整流损耗较高的问题。

为便于对本实施例进行理解，首先对本申请实施例所公开的一种电路控制装置进行详细介绍，如图1所示，该装置包括：传感器单元101、数字信号处理器102、驱动电路103；传感器单元101分别与被控电路104和数字信号处理器102电性连接；数字信号处理器102与驱动电路103电性连接；驱动电路103与被控电路104的整流管单元电性连接；整流管单元包括至少一个场效应管。

传感器单元101，用于采集被控电路104中指定位置处输入电压的第一模拟信号、输入电流的第二模拟信号和每个场效应管的电流的第三模拟信号；并将第一模拟信号、第二模拟信号和第三模拟信号发送给数字信号处理器102。

具体的，被控电路中指定位置可以是感应电能传输系统中传输线圈二次侧的位置，传感器单元采集传输线圈二次侧的输入电压的第一模拟信号U_{R_a}、输入电流的第二模拟信号I_{R_a}和每个场效应管的电流的第三模拟信号I_{Q_a}，其中，本实施例可以选取四个场效应管，因此每个场效应管的电流的第三模拟信号用I_{Q_a(1,2,3,4)}表示。

如图2所示，该装置还包括：信号调理补偿电路105，信号调理补偿电路105分别与传感器单元101和数字信号处理器102电性连接。

信号调理补偿电路105，用于接收传感器单元101输出的第一模拟信号、第二模拟信号和第三模拟信号，并将第一模拟信号、第二模拟信号和第三模拟信号发送到数字信号处理器102。

具体的，传感器单元将采集的输入电压的第一模拟信号U_{R_a}、输入电流的第二模拟信号I_{R_a}和每个场效应管的电流的第三模拟信号I_{Q_a(1,2,3,4)}发送到信号调理补偿电路进行调理，然后信号调理补偿电路将上述调理后的模拟信号发送到数字信号处理器。

如图3所示，信号调理补偿电路105包括：偏置放大电路1051、低通滤波电路1052和抗干扰电路1053，偏置放大电路1051与低通滤波电路1052电性连接，低通滤波电路1052与抗干扰电路1053电性连接。

示例性的，上述第一模拟信号U_{R_a}、第二模拟信号I_{R_a}和第三模拟信号I_{Q_a(1,2,3,4)}在信号调理补偿电路中进行调理时，先通过偏置放大电路进行适当的偏置放大转换，将交流信号调理为0-3.3V范围内的直流信号，再经过低通滤波电路进行低通滤波，去除上述信号中的高频噪声，最后经过抗干扰电路，增强上述信号的抗干扰能力，然后将调理后的上述信号发送到数字信号处理器。

数字信号处理器102，用于将第一模拟信号、第二模拟信号和第三模拟信号转换为对应的输入电压的第一数字信号、输入电流的第二数字信号和每个场效应管的电流的第三数字信号；并对第一数字信号、第二数字信号和第三数字信号进行预设的逻辑判断，输出控制信号并将控制信号发送给驱动电路103。

具体的，上述第一模拟信号U_{R_a}、第二模拟信号I_{R_a}和第三模拟信号I_{Q_a(1,2,3,4)}在数字信号处理器内转换为对应的输入电压的第一数字信号U_{R_d}、输入电流的第二数字信号I_{R_d}和每个场效应管的电流的第三数字信号I_{Q_d(1,2,3,4)}，对第一数字信号U_{R_d}、第二数字信号I_{R_d}和第三数字信号I_{Q_d(1,2,3,4)}进行预设的逻辑判断。

其中，被控电路104中包括负载电路；数字信号处理器102，在对第一数字信号、第二数字信号和第三数字信号进行预设的逻辑判断时，具体用于：

对第一数字信号和第二数字信号进行检测，确定负载电路中负载阻抗的类型；其中，当检测到第一数字信号大于预设的零点阈值、且第二数字信号不大于零点阈值时，确定负载阻抗为感性；当检测到第二数字信号大于零点阈值、且第一数字信号不大于零点阈值时，确定负载阻抗为容性。

具体的，对第一数字信号U_{R_d}和第二数字信号I_{R_d}进行检测，根据U_{R_d}、I_{R_d}的相位关系判断传输线圈二次侧负载的阻抗性质。其中，相位关系判断依据是，当检测到U_{R_d}数值先超过预设的零点阈值，且I_{R_d}数值没有达到零点阈值时，确定负载电路的负载阻抗为感性；当检测到I_{R_d}数值先超过零点阈值，且U_{R_d}数值没有达到零点阈值时，确定负载电路的负载阻抗为容性。预设的零点阈值为经过整流管单元的数字信号的零点阈值。

基于负载阻抗的类型和第一数字信号、第三数字信号进行预设的逻辑判断，输出控制信号。

当负载阻抗为感性时，若第一数字信号小于零点阈值、且第三数字信号不大于零点阈值，确定控制信号为低电平信号并输出；否则，确定控制信号为高电平信号并输出。

具体的，在进行预设的逻辑判断时，当确定负载阻抗为感性时，若第一数字信号U_{R_d}小于零点阈值、且第三数字信号I_{Q_d(1,2,3,4)}小于等于零点阈值，那么数字信号处理器输出的控制信号是低电平信号，用0表示；否则，输出的控制信号为高电平信号，用1表示，例如当第一数字信号U_{R_d}大于零点阈值、且第三数字信号I_{Q_d(1,2,3,4)}小于等于零点阈值时，输出的控制信号为高电平信号，输出高电平信号的情况包括但不限于这一种情况。

当负载阻抗为容性时，若第一数字信号大于零点阈值、且第三数字信号不大于零点阈值，确定控制信号为低电平信号并输出，否则，确定控制信号为高电平信号并输出。

具体的，在进行预设的逻辑判断时，当确定负载阻抗为容性时，若第一数字信号U_{R_d}大于零点阈值、且第三数字信号I_{Q_d(1,2,3,4)}小于等于零点阈值，那么数字信号处理器输出的控制信号是低电平信号，用0表示；否则，输出的控制信号为高电平信号，用1表示，例如当第一数字信号U_{R_d}小于零点阈值、且第三数字信号I_{Q_d(1,2,3,4)}小于等于零点阈值时，输出的控制信号为高电平信号，输出高电平信号的情况包括但不限于这一种情况。

驱动电路103，用于根据控制信号确定每个场效应管对应的驱动信号，并向被控电路104的每个场效应管分别输出对应的驱动信号，其中，驱动信号用于控制场效应管的开通或断开。

具体的，输出的控制信号为高电平信号时，对应的场效应管的驱动信号控制场效应管处于开通状态；输出的控制信号为低电平信号时，对应的场效应管的驱动信号控制场效应管处于断开状态。

例如，当确定负载阻抗为感性时，传输线圈二次侧的输入电压的数字信号数值小于零点阈值，第一个场效应管的电流数字信号大于零点阈值，第二个场效应管的电流数字信号小于零点阈值，那么第一个场效应管输出的控制信号为高电平，对应的驱动信号控制第一个场效应管处于开通状态；第二个场效应管输出的控制信号为低电平，对应的驱动信号控制第二个场效应管处于断开状态。

可选地，本申请一实施例中，该装置还可以包括：电源模块；电源模块，用于给该装置进行供电。

如图4所示，本申请一实施例提供了一种电路控制系统，包括：上述电路控制装置以及被控装置，电路控制装置与被控装置的整流管单元连接，整流管单元包括至少一个场效应管；

电路控制装置用于控制至少一个场效应管的开通或断开。

示例性的，为便于对本申请提供的一种电路控制系统的理解，下面对电路控制装置以及被控装置的内部结构进行示例性说明，参照图4，所示的电路控制装置包括调理电路、控制器和辅助电源，其中，调理电路由上述实施例中的传感器单元和信号调理补偿电路组成，控制器由上述实施例中的数字信号处理器和驱动电路组成，辅助电源给调理电路和控制器供电。被控装置包括感应式电能传输线圈一次侧电路、传输线圈二次侧电路以及负载电路，其中，传输线圈一次侧电路包括有传输线圈一次侧输入电压U_S和四个场效应管S₁、S₂、S₃、S₄以及电容C_T、电阻R_T，传输线圈二次侧电路包括有电容C_R、电阻R_R以及四个场效应管Q₁、Q₂、Q₃、Q₄，负载电路包括电容C₀、电阻R_L。

上述调理电路采集传输线圈二次侧电路的输入电压U_R和输入电流I_R以及流经四个场效应管的电流I_Q(1,2,3,4)，调理电路将采集到的信号经过调理发送到控制器，控制器输出上述实施例中的驱动信号g₁、g₂、g₃、g₄，其中，驱动信号g₁控制场效应管Q₁的开通和断开，驱动信号g₂控制场效应管Q₂的开通和断开，驱动信号g₃控制场效应管Q₃的开通和断开，驱动信号g₄控制场效应管Q₄的开通和断开。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电路控制装置，其特征在于，包括：传感器单元、数字信号处理器、驱动电路；所述传感器单元分别与被控电路和所述数字信号处理器电性连接；所述数字信号处理器与所述驱动电路电性连接；所述驱动电路与所述被控电路的整流管单元电性连接；所述整流管单元包括至少一个场效应管；

所述传感器单元，用于采集所述被控电路中指定位置处输入电压的第一模拟信号、输入电流的第二模拟信号和每个场效应管的电流的第三模拟信号；并将所述第一模拟信号、所述第二模拟信号和所述第三模拟信号发送给所述数字信号处理器；

所述数字信号处理器，用于将所述第一模拟信号、所述第二模拟信号和所述第三模拟信号转换为对应的输入电压的第一数字信号、输入电流的第二数字信号和每个场效应管的电流的第三数字信号；并对所述第一数字信号、所述第二数字信号和所述第三数字信号进行预设的逻辑判断，输出控制信号并将所述控制信号发送给所述驱动电路；

所述驱动电路，用于根据所述控制信号确定每个场效应管对应的驱动信号，并向所述被控电路的每个场效应管分别输出对应的驱动信号，其中，所述驱动信号用于控制所述场效应管的开通或断开。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：信号调理补偿电路，所述信号调理补偿电路分别与所述传感器单元和所述数字信号处理器电性连接；

所述信号调理补偿电路，用于接收所述传感器单元输出的所述第一模拟信号、所述第二模拟信号和所述第三模拟信号，并将所述第一模拟信号、所述第二模拟信号和所述第三模拟信号发送到所述数字信号处理器。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述信号调理补偿电路包括：偏置放大电路、低通滤波电路和抗干扰电路，所述偏置放大电路与所述低通滤波电路电性连接，所述低通滤波电路与所述抗干扰电路电性连接。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述被控电路中包括负载电路；

所述数字信号处理器，在对所述第一数字信号、所述第二数字信号和所述第三数字信号进行预设的逻辑判断时，具体用于：

对所述第一数字信号和所述第二数字信号进行检测，确定所述负载电路中负载阻抗的类型；

基于所述负载阻抗的类型和所述第一数字信号、所述第三数字信号进行预设的逻辑判断，输出控制信号。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述数字信号处理器，在对所述第一数字信号和所述第二数字信号进行检测，确定所述负载电路中负载阻抗的类型时，具体用于：

当检测到所述第一数字信号大于预设的零点阈值、且所述第二数字信号不大于所述零点阈值时，确定所述负载阻抗为感性。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述数字信号处理器，在对所述第一数字信号和所述第二数字信号进行检测，确定所述负载电路中负载阻抗的类型时，具体还用于：

当检测到所述第二数字信号大于所述零点阈值、且所述第一数字信号不大于所述零点阈值时，确定所述负载阻抗为容性。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，当所述负载阻抗为感性时，所述数字信号处理器，在基于所述负载阻抗的类型和所述第一数字信号、所述第三数字信号进行预设的逻辑判断，输出控制信号时，具体用于：

若所述第一数字信号小于所述零点阈值、且所述第三数字信号不大于所述零点阈值，确定所述控制信号为低电平信号并输出；否则，确定所述控制信号为高电平信号并输出。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，当所述负载阻抗为容性时，所述数字信号处理器，在基于所述负载阻抗的类型和所述第一数字信号、所述第三数字信号进行预设的逻辑判断，输出控制信号时，具体还用于：

若所述第一数字信号大于预设的零点阈值、且所述第三数字信号不大于所述零点阈值，确定所述控制信号为低电平信号并输出，否则，确定所述控制信号为高电平信号并输出。

9.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：电源模块；

所述电源模块，用于给所述装置供电。

10.一种电路控制系统，其特征在于，包括：如权利要求1至9任一所述的电路控制装置、以及被控装置，所述电路控制装置与所述被控装置的整流管单元连接，所述整流管单元包括至少一个场效应管；

所述电路控制装置用于控制所述至少一个场效应管的开通或断开。