本發(fā)明涉及一種磁調(diào)諧驅(qū)動(dòng)電路，尤其涉及一種帶電壓跟蹤的高效率磁調(diào)諧器件驅(qū)動(dòng)電路。

背景技術(shù)：

磁調(diào)諧器件工作時(shí)需要提供高精度、可調(diào)諧的恒定磁場(chǎng)，目前常用實(shí)現(xiàn)方法為通過(guò)驅(qū)動(dòng)器提供恒定電流實(shí)現(xiàn)恒定磁場(chǎng)，一般采用如本發(fā)明圖1所示的單級(jí)線性恒流電路構(gòu)成驅(qū)動(dòng)器，該電路通過(guò)電流取樣電路獲得通過(guò)磁調(diào)諧器件繞組的電流值，然后與設(shè)定電壓進(jìn)行比較，通過(guò)V/I放大電路控制達(dá)林頓管的導(dǎo)通電阻，從而改變施加于磁調(diào)諧器件繞組上的電流，在磁調(diào)諧器件內(nèi)部獲得可調(diào)諧的恒定磁場(chǎng)，該電路可以獲得性能優(yōu)良的恒定磁場(chǎng)。

另一種改進(jìn)思路是單級(jí)開(kāi)關(guān)恒流電路，其原理如本發(fā)明圖2，該電路通過(guò)采樣，反饋的方式實(shí)現(xiàn)，但采用DC/DC變換電路實(shí)現(xiàn)恒流，即電流取樣后反饋至DC/DC電路的設(shè)定端，通過(guò)改變DC/DC電壓輸出實(shí)現(xiàn)磁調(diào)諧，采用PWM模式的DC/DC大幅提升了系統(tǒng)效率。

但單級(jí)線性恒流的問(wèn)題在于：

1、工作電壓范圍窄，效率低。

由于輸入輸出電流相等，因此其驅(qū)動(dòng)效率η為：

其中，V_d為磁調(diào)諧器件工作電壓，V_i為輸入電壓。

從該式可知，驅(qū)動(dòng)效率隨著輸入電壓的升高而急劇降低，而磁調(diào)諧器件的驅(qū)動(dòng)器一般和系統(tǒng)配用，一般由用戶提供12V/24V總線電壓，如果要提高效率，則需要用戶提供特定的電壓。

2、達(dá)林頓管壓降過(guò)大

達(dá)林頓管飽和電壓約2V，大量的功率消耗在達(dá)林頓管上，因此需要選擇大體積的器件，并采取足夠的散熱措施，即便這樣，達(dá)林頓管的溫升依然很高。

以ZJS00806J7型數(shù)控YIG帶通濾波器為例，其最大工作頻率為6GHz，所需最大驅(qū)動(dòng)電流為460mA，此時(shí)工作電壓為4.8V，當(dāng)用戶提供輸入電壓為9V時(shí)，驅(qū)動(dòng)效率為53％，其中有約2W的功率以熱能的形式浪費(fèi)掉，該熱量導(dǎo)致系統(tǒng)溫度升高，降低了系統(tǒng)可靠性。當(dāng)用戶采用12V或24V總線電壓驅(qū)動(dòng)時(shí)，則效率更低，溫升更高。

單級(jí)開(kāi)關(guān)恒流電路可以實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)換效率，但其輸出所包含的開(kāi)關(guān)紋波電壓會(huì)耦合至磁調(diào)諧器件，從而影響微波性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種解決上述問(wèn)題的方案，可以適應(yīng)寬輸入電壓范圍，同時(shí)大幅提高驅(qū)動(dòng)效率，降低系統(tǒng)功耗和產(chǎn)品溫升，提高產(chǎn)品可靠性，同時(shí)具備高性能和低干擾的優(yōu)點(diǎn)的一種帶電壓跟蹤的高效率磁調(diào)諧器件驅(qū)動(dòng)電路。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種帶電壓跟蹤的高效率磁調(diào)諧器件驅(qū)動(dòng)電路，包括輸入電壓電路、DC/DC變換器，磁調(diào)諧器件、電流取樣電路、設(shè)定電壓電路、誤差放大電路，還包括線性恒流源電路、電壓跟蹤電路；

所述輸入電壓電路經(jīng)DC/DC變換器、線性恒流源電路后接磁調(diào)諧器件，使磁調(diào)諧器件內(nèi)部產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)，所述磁調(diào)諧器件輸出端經(jīng)電流取樣電路后，與設(shè)定電壓電路同時(shí)接入到誤差放大電路中；

所述誤差放大電路的輸出端連接線性恒流源電路的控制端；用于放大設(shè)定電壓與電流采樣電路輸出電壓的差值，并將差值電壓送入線性恒流源電路的控制端，控制其輸出電流的大??；

所述電壓跟蹤電路包括兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，其中兩輸入端分別連接到DC/DC變換器輸出端和磁調(diào)諧器件輸入端，輸出端連接DC/DC變換器的控制端；用于獲取DC/DC變換器輸出端和磁調(diào)諧器件輸入端的壓差，并產(chǎn)生控制電壓至DC/DC變換器的控制端，使DC/DC變換器的輸出電壓比線性恒流源電路的輸出電壓高固定值。

作為優(yōu)選：所述輸入電壓電路和DC/DC變換器間還設(shè)有濾波電路。

作為優(yōu)選：所述電壓跟蹤電路為差分放大電路。

作為優(yōu)選：所述濾波電路為PI型濾波電路，所述DC/DC變換器為BUCK變換型DC/DC或Boost變換型DC/DC，所述電流取樣電路為高精度高穩(wěn)定性無(wú)感電阻或電阻放大器組合，所述誤差放大電路為加法器電路或誤差比較電路。

其中，所述濾波電路用于對(duì)輸入電壓進(jìn)行濾波；

所述DC/DC變換器開(kāi)始時(shí)用于將濾波后的輸入電壓預(yù)穩(wěn)壓為合適的中間值電壓；

所述線性恒流源電路用于提供恒定電流,從而在磁調(diào)諧器件內(nèi)部產(chǎn)生所需恒定磁場(chǎng)同時(shí)消除前級(jí)DC/DC產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)紋波電壓；

所述磁調(diào)諧器件內(nèi)部磁場(chǎng)強(qiáng)度隨電流變化；

所述誤差放大電路用于放大設(shè)定電壓與電流采樣電路輸出電壓的差值；

所述設(shè)定電壓電路用于產(chǎn)生設(shè)定電壓，我們通過(guò)改變?cè)O(shè)定電壓電路的電壓輸入值，可以改變誤差放大電路的輸出電壓，從而改變線性恒流源電路輸出電流的大小，最終改變磁場(chǎng)強(qiáng)度；

所述電壓跟蹤電路始終跟蹤DC/DC電路輸出端和磁調(diào)諧器件輸入端的壓差，并產(chǎn)生控制電壓至DC/DC變換器的控制端，使DC/DC變換器的出電壓比線性恒流源電路的輸出電壓高固定值。

本發(fā)明中，濾波電路可以是PI型濾波電路及其他濾波電路，所述DC/DC變換器為BUCK變換型DC/DC或Boost變換型DC/DC等形式，所述電流取樣電路為高精度高穩(wěn)定性無(wú)感電阻或電阻和放大電路的組合等其他形式，所述誤差放大電路為加法器電路或誤差比較電路等形式。

磁調(diào)諧器件是以磁性材料為諧振元件，通過(guò)磁場(chǎng)進(jìn)行調(diào)諧的器件，器件可以是振蕩器或?yàn)V波器，諧振元件材料可以是單晶或多晶，形狀可以是球形、塊狀或膜片形。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：采用電壓跟蹤技術(shù)，使得DC/DC輸出始終跟蹤后級(jí)線性恒流源所需電壓，高固定值，從而最大限度的減小系統(tǒng)功耗，提高驅(qū)動(dòng)效率。該驅(qū)動(dòng)電路可解決現(xiàn)有磁調(diào)諧器件驅(qū)動(dòng)效率低的問(wèn)題，有利于提高驅(qū)動(dòng)效率，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的單級(jí)線性恒流電路；

圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的單級(jí)開(kāi)關(guān)恒流電路；

圖3為本發(fā)明的電路原理圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例2的電路圖；

圖5為現(xiàn)有技術(shù)和實(shí)施例2不同輸入電壓下的效率對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例1：參見(jiàn)圖1到圖3，

一種帶電壓跟蹤的高效率磁調(diào)諧器件驅(qū)動(dòng)電路，包括輸入電壓電路、DC/DC變換器，磁調(diào)諧器件、電流取樣電路、設(shè)定電壓電路、誤差放大電路，還包括線性恒流源電路、電壓跟蹤電路；

所述輸入電壓電路經(jīng)DC/DC變換器、線性恒流源電路后接磁調(diào)諧器件，使磁調(diào)諧器件內(nèi)部產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)，所述磁調(diào)諧器件輸出端經(jīng)電流取樣電路后，與設(shè)定電壓電路同時(shí)接入到誤差放大電路中；

所述誤差放大電路的輸出端連接線性恒流源電路的控制端；用于放大設(shè)定電壓與電流采樣電路輸出電壓的差值，并將差值電壓送入線性恒流源電路的控制端，控制其輸出電流的大??；

所述電壓跟蹤電路包括兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，其中兩輸入端分別連接到DC/DC變換器輸出端和磁調(diào)諧器件輸入端，輸出端連接DC/DC變換器的控制端；用于獲取DC/DC變換器輸出端和磁調(diào)諧器件輸入端的壓差，并產(chǎn)生控制電壓至DC/DC變換器的控制端，使DC/DC變換器的輸出電壓比線性恒流源電路的輸出電壓高固定值。

本實(shí)施例中，所述輸入電壓電路和DC/DC變換器間還設(shè)有濾波電路，所述電壓跟蹤電路為差分放大電路，所述濾波電路為PI型濾波電路，所述DC/DC變換器為BUCK變換型DC/DC或Boost變換型DC/DC，所述電流取樣電路為高精度高穩(wěn)定性無(wú)感電阻或電阻放大器組合，若采用大電阻，則使用一個(gè)額電阻采樣即可，若為小電阻采樣，則配合放大器使用，所述誤差放大電路為加法器電路或誤差比較電路。

當(dāng)然，各模塊不僅限于本實(shí)施例中所述的形式。

首先，輸入電壓經(jīng)濾波電路濾波，DC/DC變換器預(yù)穩(wěn)壓為合適的中間值電壓，提供給線性恒流源電路，由其產(chǎn)生恒流來(lái)使磁調(diào)諧器件產(chǎn)生磁場(chǎng)，通過(guò)改變?cè)O(shè)定電壓，能最終改變限定恒流源電路的恒流輸出的大小，從而改變磁場(chǎng)，而電壓跟蹤電路保證DC/DC輸出和磁調(diào)諧器件輸入始終為固定值。從而最大限度的減小系統(tǒng)功耗，提高驅(qū)動(dòng)效率。

所述高效能驅(qū)動(dòng)技術(shù)效率為：

其中，η為驅(qū)動(dòng)器總體效率，V_d為磁調(diào)諧器件工作電壓，△V為跟蹤電壓，η_d為DC/DC的轉(zhuǎn)換效率。

采用所述高效能驅(qū)動(dòng)技術(shù)比單級(jí)線性恒流技術(shù)節(jié)約的功率為：

其中，I_d為磁調(diào)諧器件工作電流。

實(shí)施例2：參見(jiàn)圖4和圖5，為了更進(jìn)一步的說(shuō)明本發(fā)明的方案，參見(jiàn)圖4，根據(jù)本發(fā)明思路，設(shè)計(jì)了一種具體的電路。

圖中，所述輸入電壓范圍為7～36VDC；

L2、C3、C4構(gòu)成PI型濾波電路，濾除DC/DC電路對(duì)前級(jí)電路的干擾，

U2、C1、L1、C2構(gòu)成BUCK變換型DC/DC，其中U2采用LT8609，但不排除其它DC/DC控制芯片，其輸出電壓受后級(jí)電壓跟蹤電路控制；

R1，R2，R3，R6，Q2，C5構(gòu)成差分放大電路，實(shí)現(xiàn)電壓跟蹤功能，本實(shí)例中保證Q1兩端電壓差始終為0.8V；

電流采樣電路選用采樣電阻R4，通過(guò)檢測(cè)電流獲得磁調(diào)諧器件的磁場(chǎng)強(qiáng)度，并將電流轉(zhuǎn)換為電壓；

U3為參考電壓設(shè)置電路，其為高精度DAC，通過(guò)SPI控制改變?cè)O(shè)定電壓從而改變YIG工作頻率；

R8，R5，U4，C6為誤差放大電路，用于放大設(shè)定電壓和電流檢測(cè)電壓的差值；

Q1為高性能N型MOSFET，其受誤差電壓的控制實(shí)現(xiàn)恒流輸出。

輸入電壓經(jīng)PI型濾波電路濾波，經(jīng)DC/DC變換器轉(zhuǎn)換后，磁調(diào)諧器件的輸出電壓由電阻R4取樣，和設(shè)定電壓一起送入誤差放大電路中，通過(guò)改變?cè)O(shè)定電壓的電壓值，可以改變誤差電壓，從而達(dá)到改變YIG工作頻率的目的。

采用本實(shí)施例和現(xiàn)有技術(shù)的方法進(jìn)行效率對(duì)比如圖5，可見(jiàn)采用本發(fā)明電路后，效率大幅度提高。

當(dāng)然，本實(shí)施例僅為本發(fā)明的一種方式，其余電路能符合本發(fā)明思路，均在本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)。