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一種具有過流保護功能的橋式LC諧振電路.pdf

摘要
申請專利號:

CN201210183358.3

申請日:

2012.06.01

公開號:

CN102709884B

公開日:

2015.01.21

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有權

法律詳情: 專利權人的姓名或者名稱、地址的變更號牌文件類型代碼:1602號牌文件序號:101715656186IPC(主分類):H02H 7/20專利號:ZL2012101833583變更事項:專利權人變更前:深圳市朗科電器有限公司變更后:深圳市朗科智能電氣股份有限公司變更事項:地址變更前:518000 廣東省深圳市寶安區石巖街道上屋社區愛群路同富裕工業區8-4號廠房1、2、3樓5樓左變更后:518000 廣東省深圳市寶安區石巖街道上屋社區愛群路同富裕工業區8-4號廠房1、2、3樓5樓左|||授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H02H 7/20申請日:20120601|||公開
IPC分類號: H02H7/20 主分類號: H02H7/20
申請人: 深圳市朗科電器有限公司
發明人: 吳偉; 廖序
地址: 518000 廣東省深圳市寶安區石巖街道上屋社區愛群路同富裕工業區8-4#廠房1、2、3樓5樓左
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201210183358.3

授權公告號:

|||102709884B||||||

法律狀態公告日:

2015.05.27|||2015.01.21|||2013.01.16|||2012.10.03

法律狀態類型:

專利權人的姓名或者名稱、地址的變更|||授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明提出了一種具有過流保護功能的橋式LC諧振電路,包括控制外加負載的驅動信號的通斷的開關電路單元,與所述的開關電路單元相連的用于產生高壓的諧振電路單元,還包括與所述的開關電路單元及諧振電路單元相連接的過流保護單元,用于對所述的開關電路單元輸出的電流進行取樣,當電流過大時,強制關斷所述的開關電路單元。實施本發明的一種具有過流保護功能的橋式LC諧振電路在零電流開通模式下時,保護電路,簡單方便。

權利要求書

權利要求書
1.  一種具有過流保護功能的橋式LC諧振電路,包括控制外加負載的驅動信號的通斷
的開關電路單元,與所述的開關電路單元相連的用于產生高壓的諧振電路單元,其特征在于,還包括與所述的開關電路單元及諧振電路單元相連接的過流保護單元,用于對所述的開關電路單元輸出的電流進行取樣,當電流過大時,強制關斷所述的開關電路單元。

2.  根據權利要求1所述的具有過流保護功能的橋式LC諧振電路,其特征在于,所述的開關電路單元由兩組相同的開關電路子單元組成,每組開關電路子單元包括MOS管以及電阻,MOS管的源極通過電阻與所述的諧振電路單元相連。

3.  根據權利要求1所述的具有過流保護功能的橋式LC諧振電路,其特征在于,所述的諧振電路單元包括依次串接的第一電容、電感、第二電容、第三電容。

4.  根據權利要求2所述的具有過流保護功能的橋式LC諧振電路,其特征在于,所述的過流保護單元包括兩個三極管,第一三極管與所述的第一開關電路子單元相連,第二三極管與所述的第二開關電路子單元相連。

5.  根據權利要求4所述的具有過流保護功能的橋式LC諧振電路,其特征在于,所述的第一三極管與所述的第一開關電路子單元相連,具體是:所述的第一三極管的集電極與所述的MOS管的柵極相連,發射極與所述的諧振電路單元相連,基極連接所述的MOS管與所述的電阻的公共接點。

6.  根據權利要求4所述的具有過流保護功能的橋式LC諧振電路,其特征在于,所述的第二三極管與所述的第二開關電路子單元相連,具體是:所述的第二三極管的集電極與所述的MOS管的柵極相連,發射極與所述的諧振電路單元相連,基極連接所述的MOS管與所述的電阻的公共接點。

7.  根據權利要求4所述的具有過流保護功能的橋式LC諧振電路,其特征在于,所述的三極管為NPN型三極管。

說明書

說明書一種具有過流保護功能的橋式LC諧振電路
技術領域
[0001] 本發明涉及電路保護領域,特別涉及一種具有過流保護功能的橋式LC諧振電路。
背景技術
[0002] 在含有電容和電感的電路中,如果電容和電感并聯,可能出現在某個很小的時間段內:電容的電壓逐漸升高,而電流卻逐漸減少;與此同時電感的電流卻逐漸增加,電感的電壓卻逐漸降低。而在另一個很小的時間段內:電容的電壓逐漸降低,而電流卻逐漸增加;與此同時電感的電流卻逐漸減少,電感的電壓卻逐漸升高。電壓的增加可以達到一個正的最大值,電壓的降低也可達到一個負的最大值,同樣電流的方向在這個過程中也會發生正負方向的變化,此時我們稱為電路發生電的振蕩。
[0003] 電容和電感串聯,電容器放電,電感開始有一個逆向的反沖電流,電感充電;當電感的電壓達到最大時,電容放電完畢,之后電感開始放電,電容開始充電,這樣的往復運作,稱為諧振。而在此過程中電感由于不斷的充放電,于是就產生了電磁波。
[0004] 電路振蕩現象可能逐漸消失,也可能持續不變地維持著。當震蕩持續維持時,我們稱之為等幅振蕩,也稱為諧振。
[0005] 諧振時間電容或電感兩端電壓變化一個周期的時間稱為諧振周期,諧振周期的倒數稱為諧振頻率。所謂諧振頻率就是這樣定義的。它與電容C和電感L的參數有關。[0006] 橋式LC諧振電路多用于需產生高壓的場合,有兩種基本形式:半橋和全橋,但均在諧振狀態的零電流開通模式下時,易引起上、下兩個開關管共通,影響電路的安全性。
發明內容
[0007] 本發明提出一種具有過流保護功能的橋式LC諧振電路,解決了現有技術零電流開通模式下時,易引起上、下兩個開關管共通,影響電路的安全性的問題。
[0008] 本發明的技術方案是這樣實現的:
[0009] 本發明公開了一種具有過流保護功能的橋式LC諧振電路,包括控制外加負載的驅動信號的通斷的開關電路單元,與所述的開關電路單元相連的用于產生高壓的諧振電路單元,還包括與所述的開關電路單元及諧振電路單元相連接的過流保護單元,用于對所述的開關電路單元輸出的電流進行取樣,當電流過大時,強制關斷所述的開關電路單元。[0010] 在本發明所述的具有過流保護功能的橋式LC諧振電路中,所述的開關電路單元由兩組相同的開關電路子單元組成,每組開關電路子單元包括MOS管以及電阻,MOS管的源極通過電阻與所述的諧振電路單元相連。
[0011] 在本發明所述的具有過流保護功能的橋式LC諧振電路中,所述的諧振電路單元包括依次串接的第一電容、電感、第二電容、第三電容。
[0012]在本發明所述的具有過流保護功能的橋式LC諧振電路中,所述的過流保護單元包括兩個三極管,第一三極管與所述的第一開關電路子單元相連,第二三極管與所述的第二開關電路子單元相連。
[0013]在本發明所述的具有過流保護功能的橋式LC諧振電路中,所述的第一三極管與所述的第一開關電路子單元相連,具體是:所述的第一三極管的集電極與所述的MOS管的柵極相連,發射極與所述的諧振電路單元相連,基極連接所述的MOS管與所述的電阻的公共接點。
[0014]在本發明所述的具有過流保護功能的橋式LC諧振電路中,所述的第二三極管與所述的第二開關電路子單元相連,具體是:所述的第二三極管的集電極與所述的MOS管的柵極相連,發射極與所述的諧振電路單元相連,基極連接所述的MOS管與所述的電阻的公共接點。
[0015]在本發明所述的具有過流保護功能的橋式LC諧振電路中,所述的三極管為NPN型三極管。
[0016]實施本發明的一種具有過流保護功能的橋式LC諧振電路,具有以下有益的技術效果:
[0017]1、采用硬件的方式進行保護,安全可靠;
[0018]2、保護電路原理簡單明了,方便應用;
[0019]3、以極少的器件解決了傳統電路的致命弊端。
附圖說明
[0020]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案,下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例,對于本領域普通技術人員來講,在不付出創造性勞動性的前提下,還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1是本發明現有技術的半橋諧振電路圖;
[0022]圖2是本發明現有技術的全橋諧振電路圖;
[0023]圖3是本發明一種具有過流保護功能的橋式LC諧振電路圖。
具體實施方式
[0024]下面將結合本發明實施例中的附圖,對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例,而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例,本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本發明保護的范圍。
[0025]請參閱圖1及圖2,本發明的現有技術的諧振電路,
[0026]圖1為半橋結構,此種方式的母線電壓利用率為50%。即VO≤0.5VIN
[0027]圖2為全橋結構,此種方式的母線電壓利用率為100%。即VO≤VIN
[0028]當此兩種電路工作于諧振狀態時,電感L1\電容C1\電容C2\電容C3會形成一個容性負載,會使電路工作于ZCS(零電流開通模式)模式。
[0029]以圖1為例進行分析:在ZCS模式下,當開關管Q1為開通狀態時,會有I1電流流過,方向為正,此時開關管Q2為關斷狀態,但在開關管Q1剛開通的瞬間時,因電感L1引起的續流電流I2在開關管Q2體內的寄生二極管D2中持續流過,并且方向為負。因二極管D2有一定的反向恢復時間而不能立即恢復關斷狀態,所以此時,開關管Q1和開關管Q2均為導
通狀態,此狀態維持時間在數百ns以內。根據開關管參數的不同,導通狀態維持的時間會有差異。其中,開關管均為MOS管:金屬(metal)-氧化物(oxid)-半導體(semiconductor)場效應晶體管。
[0030]根據圖1可知,如果開關管Q1\開關管Q2同時導通,即意味著VIN短路,在開關管上產生的電流會非常之大,嚴重影響開關管的正常工作,甚至會導致其損壞。
[0031]圖1在諧振狀態下會工作于ZCS模式,因而引起上、下兩個開關管共通,影響電路的安全性。
[0032]圖2為全橋模式,與圖1相比,多了開關管Q3、開關管Q4、二極管D3、二極管D4,具體連接方式如圖2所示。
[0033]圖2所存在的不穩定性及其產生的原因和圖1相同,此處不在敘述。
[0034]如圖3所示,本發明一種具有過流保護功能的橋式LC諧振電路圖,包括控制外加負載的驅動信號的通斷的開關電路單元,與開關電路單元相連的用于產生高壓的諧振電路單元,還包括與開關電路單元及諧振電路單元相連接的過流保護單元,用于對開關電路單元輸出的電流進行取樣,當電流過大時,強制關斷所述的開關電路單元。
[0035]具體地說:開關管Q1、二極管D1、電阻R1組成第一開關電路單元,開關管Q2、二極管D2、電阻R2組成第二開關電路單元;電容C1、電感L1、電容C2、電容C3組成諧振電路單元;三極管K1以及三極管K2組成過流保護單元,具體連接方式如圖3所示。
[0036]工作、保護原理如下:
[0037]在諧振時,圖3的電路工作于ZCS模式,開關管Q1為正常導通,開關管Q2因二極管D2的原因而導通。因其電流為負,所以同時導通產生的電流I1要大于I2。當I1的值達到開關管Q1的最大額定值時,開關管K1導通,將開關管Q1的驅動強制拉低、關斷。
[0038]當開關管Q2為正常導通,開關管Q1為異常導通時,I2的值要大于I1,但當其達到額定值時,觸發三極管K2導通,將開關管Q2的驅動強制拉低、關斷。
[0039] 三極管K1/K2均為普通的NPN型三極管,BE極需要0.6~0.7V的電壓即可導通,在R1上取樣電流而得到的電壓值Ube=I1*R1。此處Ube已知為0.7V,I1為欲限制的電流值(為已知值),因此R1的取值=Ube/I1。
[0040]該方式對在ZCS模式下和在其它工作情況下而產生的開關器件本體過流所起到的保護是可靠的、快速的、有效的。
[0041]因取樣電阻R1及電阻R2的取值非常小,因此而產生的損耗可以忽略不計
[0042]圖3在基本電路的形式下,針對開關管而進行保護。在ZCS模式下,對開關管的電流值進行取樣,電流過大時將其強制關斷。
[0043]實施本發明的一種具有過流保護功能的橋式LC諧振電路,具有以下有益的技術效果:
[0044]1、采用硬件的方式進行保護,安全可靠;
[0045]2、保護電路原理簡單明了,方便應用;
[0046]3、以極少的器件解決了傳統電路的致命弊端。
[0047]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已,并不用以限制本發明,凡在本發明的精神和原則之內,所作的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本發明的保護范圍之內。

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一種 具有 保護 功能 LC 諧振 電路
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