本發(fā)明涉及用于確定lc電路的諧振頻率的裝置和方法，更具體地涉及用于通過(guò)比較電壓和電流極性變化來(lái)就地確定lc電路的諧振頻率的裝置和方法。

背景技術(shù)：

如本文所使用的那樣，“l(fā)c電路”是由被連接在一起的電感器（由字母l所表示）和電容器（由字母c所表示）組成的電路。這樣的電路也稱為諧振電路、儲(chǔ)能電路或調(diào)諧電路。它們被稱為“電抗”電路，因?yàn)閘c電路的電感和電容兩者都具有非電阻性阻抗，其隨著施加于lc電路的信號(hào)的頻率而變化。

lc電路可以被用于生成處于特定頻率的信號(hào)或者從更復(fù)雜的信號(hào)拾起處于特定頻率的信號(hào)。它們是許多電子設(shè)備（特別是無(wú)線電裝備）中的關(guān)鍵組件，并且一般地發(fā)現(xiàn)于振蕩器、濾波器、調(diào)諧器和信號(hào)混合器中。它們也用于電子點(diǎn)火系統(tǒng)中。

lc電路在感抗和容抗具有相等量值且相互抵消所在的頻率處“諧振”。lc電路的諧振頻率被表達(dá)為ωo=，其中l(wèi)是并且c是電容和法拉。

因?yàn)楦锌购腿菘乖趌c電路的諧振頻率處相互抵消，所以確定lc電路諧振的特定頻率常常是必要的。然而，確定諧振頻率然而可能是困難的，因?yàn)閷?shí)際電感和實(shí)際電容將由于電感器和電容器被構(gòu)造的方式中的變化而在設(shè)備之間改變。用于準(zhǔn)確地確定lc電路的諧振頻率的裝置和方法比起現(xiàn)有技術(shù)來(lái)將是改善。

附圖說(shuō)明

圖1是用于確定包括與電容器串聯(lián)的電感器的lc電路的實(shí)際諧振頻率的設(shè)備的圖；

圖2a描繪施加于電感器的電壓，其被認(rèn)為“超前”流動(dòng)通過(guò)lc電路的電流；

圖2b描繪施加于電感器的電壓，其被認(rèn)為“滯后”流動(dòng)通過(guò)lc電路的電流；

圖2c描繪施加于電感器的電壓，其與流動(dòng)通過(guò)lc電路的電流同相；

圖3描繪確定lc電路的諧振頻率的方法；

圖4a和4b描繪控制電壓的時(shí)序圖，其通過(guò)控制柵極控制電壓相對(duì)于彼此的相位來(lái)確定晶體管導(dǎo)通和斷開(kāi)時(shí)間的占空度；以及

圖4c描繪控制電壓的時(shí)序圖，其通過(guò)控制柵極控制電壓的占空度來(lái)確定晶體管導(dǎo)通和斷開(kāi)時(shí)間的占空度。

具體實(shí)施方式

圖1描繪用于主動(dòng)地確定lc電路的諧振頻率的設(shè)備100的優(yōu)選實(shí)施例，所述lc電路被體現(xiàn)為串聯(lián)連接到電容的電感器。設(shè)備100包括被連接到被連接而形成h橋電路105的四個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管（fet）的電池102。h橋電路105的作用本質(zhì)上就像電子雙刀雙擲開(kāi)關(guān)104一樣。

在圖1中，被計(jì)算機(jī)122控制的四個(gè)晶體管q1-q4被成對(duì)地接通和關(guān)斷，以控制電流通過(guò)變壓器114的初級(jí)繞組116的來(lái)回流動(dòng)。通過(guò)初級(jí)繞組116的電流因此來(lái)回交替，這當(dāng)然在次級(jí)繞組136中感生交變電流。

兩個(gè)fet（即，q1和q3）的漏極107兩者都被連接到電池102，所述電池102通常是車輛的十二伏蓄電池，但是也可以是實(shí)際上任何電壓的任何d.c.源。相同的兩個(gè)fet（q1和q3）源極109在兩個(gè)連接點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)（命名為“中央節(jié)點(diǎn)”，在圖1中由參考數(shù)字106和108來(lái)標(biāo)識(shí)）處被連接到fetq2和q4的相應(yīng)漏極111、113。q1和q2因此被認(rèn)為被相互串聯(lián)，如q2和q4一樣。串聯(lián)連接q1和q1晶體管也被認(rèn)為被“并聯(lián)”到串聯(lián)連接的q3和q4晶體管。升壓變壓器114的初級(jí)繞組116的第一和第二相對(duì)末端110、112被連接到中央節(jié)點(diǎn)106和108，即q1與q2之間的節(jié)點(diǎn)106和q3與q4之間的節(jié)點(diǎn)108。

成對(duì)晶體管q1和q4被計(jì)算機(jī)122控制以一起（即同時(shí)地）傳導(dǎo)電流，并且被經(jīng)由提供給那兩個(gè)晶體管的柵極118、134的第一控制信號(hào)（優(yōu)選地，脈沖）同時(shí)地“接通”?？梢栽诖鎯?chǔ)在用常規(guī)總線123耦合到計(jì)算機(jī)122的非暫時(shí)存儲(chǔ)器設(shè)備126內(nèi)部的可執(zhí)行程序指令124的控制下改變由計(jì)算機(jī)122提供給晶體管的柵極118、134兩者的控制信號(hào)脈沖的持續(xù)時(shí)間。

當(dāng)q1和q4被計(jì)算機(jī)122“接通”時(shí)，由計(jì)算機(jī)122向第二對(duì)晶體管q2和q3的柵極130、120提供互補(bǔ)控制信號(hào)（即具有與提供給q2和q3的那個(gè)相反的極性的控制信號(hào)）以便將它們關(guān)斷。第一對(duì)晶體管q1/q4因此當(dāng)?shù)诙?duì)晶體管q2/q3“斷開(kāi)”時(shí)“導(dǎo)通”，并且反之亦然。

q2和q3在本文中被認(rèn)為分別被提供給晶體管q2和q3的柵極130和120的第二個(gè)且不同的信號(hào)接通和關(guān)斷以便同時(shí)地將q2和q3接通和關(guān)斷。

當(dāng)q1和q4“導(dǎo)通”且q2和q3“斷開(kāi)”時(shí)，來(lái)自電池102的電壓被施加于初級(jí)繞組116的第一末端110，這致使來(lái)自電池102的電流流動(dòng)通過(guò)q1而通過(guò)q4至地。當(dāng)q1和q4“斷開(kāi)”q2和q3被“接通”時(shí)，電池電壓被從初級(jí)繞組116的第一末端110除去，并且相同的電池電壓施加到初級(jí)繞組116的相對(duì)第二末端112，從而致使電流從電池102流動(dòng)通過(guò)q3而通過(guò)q2至地。開(kāi)關(guān)104（即包括h橋的四個(gè)晶體管）因此被“配置”成交替地將電池102或某個(gè)其它電壓源連接到初級(jí)繞組116的第一末端110，允許電流從電壓源或電池102在第一方向上流動(dòng)通過(guò)初級(jí)繞組116。在預(yù)確定的時(shí)間已消逝之后，晶體管q1和q4被關(guān)掉且晶體管q2和q3被接通，從而致使電池102被與第一末端110切斷，并且被重新連接到初級(jí)繞組116的第二末端112，這致使電流在相反的第二方向上流動(dòng)通過(guò)初級(jí)繞組116。電池102因此向初級(jí)繞組116提供電流，該電流的方向隨著晶體管的開(kāi)關(guān)頻率而交替。

交替地且周期性地將兩對(duì)晶體管q1/q4和q2/q3接通和關(guān)斷向初級(jí)繞組116的相對(duì)末端110、112施加由電池102提供的方波電壓。交替地將電池102連接到初級(jí)繞組116的第一末端110并且短時(shí)間以后將電池連接到初級(jí)繞組116的第二末端112致使來(lái)自電池102的電流周期性地通過(guò)變壓器的初級(jí)繞組116來(lái)回流動(dòng)。借助于繞組116、136之間的電感耦合，流動(dòng)通過(guò)初級(jí)繞組116的交變電流（a.c.）i在被耦合到一個(gè)或多個(gè)電抗電路的次級(jí)繞組136中感生相應(yīng)的交變電流（a.c.）i，所述電抗電路的四個(gè)不同拓?fù)湓趫D1中被示出并由參考數(shù)字140a-140d來(lái)標(biāo)識(shí)。

被與初級(jí)繞組116和兩個(gè)電壓鉗位二極管182、184串聯(lián)接線的可選電感器180將電壓尖峰分路（shunt）至電池102或參考電位152，并且使通過(guò)初級(jí)繞組116的電流能夠平滑地增加和減小。電感器180和二極管182、184因此提供“軟啟動(dòng)”。

現(xiàn)在參考變壓器114的次級(jí)繞組136和被連接到它的電路，在圖1中，次級(jí)繞組136的第一末端137被連接到電抗電路140a，其被與電流傳感器141串聯(lián)連接。在變壓器114的次級(jí)繞組136中感生的交變電流i因此將流動(dòng)通過(guò)電抗電路140a。該電流在次級(jí)繞組136中感生，并且當(dāng)交變電流i的頻率碰巧是電感器142a和電容144a的諧振頻率時(shí)，將僅被與每個(gè)電導(dǎo)體相關(guān)聯(lián)的電阻性或歐姆的損耗（電阻）146a阻止（impede）。圖1示出四個(gè)不同的電抗電路拓?fù)?40。取決于電抗電路140a-140d的特定應(yīng)用，電容144a可以具有與電容并聯(lián)的小值的、與頻率有關(guān)的電阻147a。在本文中所描述的電路可以被用來(lái)確定在圖1中示出并由參考數(shù)字140a-140d標(biāo)識(shí)的各種不同電抗電路拓?fù)涞闹C振頻率。那些電路拓?fù)浔硎倦娍闺娐罚鲭娍闺娐房梢园晒鉄?、一般用于音頻和無(wú)線電通信裝備中的振蕩器以及使氣載顆粒電離的房間空氣過(guò)濾器。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，出于各種原因，在電抗電路的諧振頻率下驅(qū)動(dòng)它可能是重要的。通過(guò)以下來(lái)實(shí)現(xiàn)確定電抗電路140a的諧振頻率：調(diào)整開(kāi)關(guān)104將電池102連接到變壓器114的初級(jí)繞組116所用的頻率或速率直至加在初級(jí)繞組116上的a.c.電壓與流動(dòng)通過(guò)電抗電路140的電流i完全同相。

確定何時(shí)施加于初級(jí)繞組110的電壓以及流動(dòng)通過(guò)次級(jí)繞組136和電抗電路140的電流且同相是通過(guò)測(cè)量它們（即，初級(jí)電壓和次級(jí)電流）中的每一個(gè)何時(shí)將極性從負(fù)改變?yōu)檎颉斑^(guò)零”然后確定那兩個(gè)事件（如果有的話）之間所消逝的時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)的。另一種方式而言，當(dāng)施加于初級(jí)繞組116的第一末端110的電壓精確地在流動(dòng)通過(guò)次級(jí)繞組136和被連接到次級(jí)繞組136的電抗電路140a的電流i“過(guò)零”的同時(shí)也“過(guò)零”或從零過(guò)渡至正值時(shí)，初級(jí)繞組電壓和次級(jí)繞組電流與彼此“同相”。那兩個(gè)信號(hào)同相所在的頻率是電抗電路140a的諧振頻率。

如本文所使用的“比較器”指代具有兩個(gè)輸入的放大器，所述兩個(gè)輸入通常標(biāo)記為正和負(fù)，通常具有非常高的輸入阻抗。這樣的放大器通常具有非常高的增益，并且產(chǎn)生輸出信號(hào)，所述輸出信號(hào)為正和負(fù)輸入信號(hào)的經(jīng)放大的差。針對(duì)除最小的差之外的所有，輸出將是vmax或vmin，其是放大器可以在其輸出上產(chǎn)生的最大正電壓和最大負(fù)電壓。比較器因此可以用來(lái)確定輸入信號(hào)在邏輯上是在參考電壓以上還是以下。

在圖1中，第一電壓比較器150的一輸入被耦合到q1與q2之間的中央節(jié)點(diǎn)106，其也被耦合到初級(jí)繞組116的第一輸入端子110。第一比較器150因此將初級(jí)繞組電壓與地或其它參考電位152比較，并且當(dāng)初級(jí)繞組116的第一末端110處的電壓大于零時(shí)向處理器122輸出信號(hào)154。來(lái)自比較器150的這樣的信號(hào)154因此指示初級(jí)繞組116的第一末端110上的電壓的極性何時(shí)已從為負(fù)或零改變?yōu)檎?。因此可以將從第一電壓比較器150輸出的信號(hào)認(rèn)為是初級(jí)電壓極性信號(hào)。由于變壓器114將初級(jí)繞組116電感耦合到次級(jí)繞組136，所以從第一比較器150輸出的信號(hào)還指示跨電抗電路140的電壓的極性何時(shí)從負(fù)或零改變?yōu)檎怠?/p>

第二比較器156接收從與電抗電路140a串聯(lián)的電流至電壓轉(zhuǎn)換器160（通常被體現(xiàn)為小值電阻器）輸出的電壓158。被從電流至電流轉(zhuǎn)換器160提供給第二比較器156的電壓158因此將具有與流動(dòng)通過(guò)次級(jí)繞組136和電抗電路140的負(fù)載電流i相同的頻率和相位并因此表示或“對(duì)應(yīng)于”該負(fù)載電流i。

第二比較器156將表示通過(guò)電抗電路140a的電流i的電壓與地或其它參考電位152比較。當(dāng)表示通過(guò)電抗電路140的電流i的電壓158的極性改變其極性時(shí)，第二比較器156將電壓162作為vi輸出到處理器122。作為第二比較器156的輸出的信號(hào)指示流動(dòng)通過(guò)次級(jí)繞組的電流的方向或極性，并且因此可以認(rèn)為是電流極性信號(hào)。

存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器設(shè)備126中的程序指令124致使處理器122測(cè)量處理器22從兩個(gè)比較器150和156的信號(hào)的接收之間的時(shí)間。如果在來(lái)自比較器150、156的兩個(gè)信號(hào)的發(fā)生之間存在時(shí)間差，則初級(jí)繞組110上的電壓（以及跨電抗電路140a的電壓）和流動(dòng)通過(guò)次級(jí)繞組136和電抗電路140的電流i相對(duì)于彼此是異相的；晶體管q1-q4正切換跨初級(jí)繞組110的電池電壓所用的頻率或速率因此不在電抗電路140的諧振頻率處。因此可以向上或向下調(diào)整切換頻率，以便使施加的電壓的相位與流動(dòng)通過(guò)次級(jí)繞組136和電抗電路140a的電流對(duì)準(zhǔn)。

電氣領(lǐng)域的普通技術(shù)人員知道當(dāng)流動(dòng)通過(guò)電抗電路的電流跟隨或“滯后”施加的驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，施加的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率大于電抗電路的諧振頻率。相反地，當(dāng)電流在施加的驅(qū)動(dòng)電壓之前流動(dòng)通過(guò)電抗電路時(shí)，電流由于施加的驅(qū)動(dòng)頻率在諧振頻率以下的事實(shí)而被認(rèn)為領(lǐng)先或“超前”電壓。當(dāng)施加于電抗電路的電壓在電流增加的同時(shí)增加時(shí)，電路的電感的無(wú)功阻抗（reactiveimpedance）和電路的電容的無(wú)功阻抗是相同的，有效地相互抵消，這在驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率等于電抗電路的諧振頻率時(shí)發(fā)生。

如本文所使用的，“實(shí)時(shí)”指代在其期間發(fā)生某事的實(shí)際時(shí)間。

在圖1中，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器設(shè)備126中的程序指令124致使處理器122實(shí)時(shí)地接收并確定從第一電壓比較器150輸出的信號(hào)154相對(duì)于來(lái)自第二電壓比較器156的第二信號(hào)162的到達(dá)時(shí)間的到達(dá)時(shí)間。通過(guò)記錄來(lái)自比較器的信號(hào)何時(shí)到達(dá)，處理器122確定初級(jí)繞組上的電壓是在即通過(guò)次級(jí)繞組的電流改變其極性之前還是之后改變它的極性，即電流被確定為超前、滯后初級(jí)繞組電壓或與之同相。

通過(guò)實(shí)時(shí)地測(cè)量從比較器150.156輸出的信號(hào)的發(fā)生時(shí)間，處理器122實(shí)時(shí)地確定初級(jí)繞組110上的電壓是在通過(guò)電抗電路140的電流i改變其狀態(tài)或極性之前還是之后改變其狀態(tài)或極性。處理器122因此實(shí)時(shí)地確定初級(jí)繞組110上的電壓超前、滯后通過(guò)電抗電路140（例如熒光管）的電流還是與之同相，并且如果必要的話，則實(shí)時(shí)地調(diào)整（即改變）q1-q4的開(kāi)關(guān)頻率直至比較器的輸出同時(shí)地或本質(zhì)上同時(shí)地改變狀態(tài)。

使用本文所述的方法和裝置，可以由處理器實(shí)時(shí)地就地確定電抗電路140中的實(shí)際組件的諧振頻率。處理器確定的諧振頻率可以被處理器122作為輸出信號(hào)fresonant提供給其它設(shè)備，諸如確定提供給初級(jí)繞組114的電壓的量值以便控制從射頻發(fā)射機(jī)的末級(jí)放大器輸出的信號(hào)的強(qiáng)度的設(shè)備。

如本文所使用的，就地確定電抗電路的諧振頻率被認(rèn)為是在電抗電路組件在電路中就位的同時(shí)（即，在電抗電路的組件作為較大系統(tǒng)的一部分而不是單獨(dú)地與其它電路和/或設(shè)備連接時(shí)）確定電抗電路（諸如，串聯(lián)連接的電感器和電容器）的諧振頻率。

圖2a、2b和2c圖示來(lái)自比較器的信號(hào)如何被用來(lái)確定初級(jí)繞組電壓與次級(jí)繞組電流之間的相位差（如果有的話）。

在圖2a中，通過(guò)交替地且周期性地以優(yōu)選地接近于但是不見(jiàn)得等于電抗電路140的諧振頻率ωo的速率可控地將晶體管q1/q4和q2/q3接通和關(guān)斷而向變壓器114的初級(jí)繞組116施加方波電壓信號(hào)202。方波脈沖在本文中被認(rèn)為是驅(qū)動(dòng)信號(hào)或vin。

當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)202或vin在時(shí)間t1處穿過(guò)x軸（即變得大于“零”伏203）且因此變得相對(duì)于參考電位152為正時(shí)，如由第二方波波形204所表示的第一比較器150的輸出在短時(shí)間以后變成高或邏輯一。

如圖1中所示出那樣，如由第二波形204所表示的第一比較器150的輸出154被提供給處理器122，其向處理器122指示或用信號(hào)通知初級(jí)繞組110上的驅(qū)動(dòng)電壓的極性改變了它的狀態(tài)。第一比較器150的輸出信號(hào)154當(dāng)然將保持高，直至驅(qū)動(dòng)信號(hào)202在稍后的時(shí)間t2處變成零伏203或零伏203以下，t1與t2之間的時(shí)間是初級(jí)繞組114被驅(qū)動(dòng)所用的頻率的周期的一半。

在圖2a中，第二信號(hào)206（其是正弦的）表示流動(dòng)通過(guò)次級(jí)繞組136以及被附著到次級(jí)繞組的電抗電路140的電流i。描繪電流波形206以示出電流206在時(shí)間上在電壓波202之后或稍后流動(dòng)并因此跟隨或“滯后”電壓波202達(dá)相角фlag。流動(dòng)通過(guò)次級(jí)繞組136和電抗電路140的電流i的極性在t3處穿過(guò)水平軸或x軸，即變成在零伏203以上或改變其極性。第四波形208表示被提供給處理器122的第二比較器156的輸出。其在電流i的極性穿過(guò)零或變成正時(shí)變?yōu)楦呋蛘?。t1與t3之間的時(shí)間差是施加于初級(jí)繞組的電壓vin與流動(dòng)通過(guò)電抗電路140的電流i之間的時(shí)間延遲。圖2a因此圖示“超前”電流信號(hào)206達(dá)與t1和t3之間的時(shí)間相等的時(shí)間的電壓驅(qū)動(dòng)信號(hào)202。

可以通過(guò)計(jì)算t1與t3之間所消逝的時(shí)間并將該時(shí)間差它除以驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率或周期的時(shí)間t來(lái)確定電壓驅(qū)動(dòng)信號(hào)202與電流206之間的相角差фlag。

圖2b圖示處于電抗負(fù)載電路140的諧振頻率以下的頻率的同一方波驅(qū)動(dòng)信號(hào)202。驅(qū)動(dòng)信號(hào)202的極性在時(shí)間t1處改變，該時(shí)間t1在流動(dòng)通過(guò)電抗負(fù)載電路140的電流改變其極性（即，穿過(guò)x軸或零伏參考203）的時(shí)間t3“之后”或比該時(shí)間t3晚。第一電壓比較器150的輸出154因此在第二電壓比較器156的輸出162之后變成高或改變狀態(tài)。在圖2b中，驅(qū)動(dòng)電壓vin被認(rèn)為跟隨或“滯后”流動(dòng)通過(guò)次級(jí)繞組136和電抗電路140的電流i。另一種方式而言，負(fù)載電流i被認(rèn)為是“超前”驅(qū)動(dòng)電壓vin達(dá)相角фlead。

現(xiàn)在參考圖2c，驅(qū)動(dòng)電壓202和負(fù)載電流i206與彼此“同相”。它們之間的角度ф是零。當(dāng)q1/q4和q2/q3向初級(jí)繞組110施加電池電壓所用的頻率或速率處于電抗lc電路140的諧振頻率時(shí)，被認(rèn)為是“電壓極性確定器”的比較器的輸出將在相同t3處改變狀態(tài)。

在本優(yōu)選實(shí)施例中，處理器122和存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器設(shè)備126中的程序指令124通過(guò)測(cè)量初級(jí)繞組上的電壓改變其極性的時(shí)候相對(duì)于通過(guò)電抗電路140的電流改變其極性的時(shí)間之間的時(shí)間來(lái)確定相角差。取決于那些時(shí)間差，處理器122增加、減小或保持晶體管q1/q4和q2/q3打開(kāi)和閉合所用的速率。處理器122因此向各種晶體管q1-q4發(fā)送控制信號(hào)，致使它們改變它們將電池102連接到初級(jí)繞組所用的速率或頻率，從而有效地改變變壓器114的初級(jí)繞組110被驅(qū)動(dòng)所用的頻率。

圖3描繪用于通過(guò)可控地改變被用來(lái)驅(qū)動(dòng)這樣的電路的頻率直至施加于電路的電壓和通過(guò)所述電路的電流同相來(lái)確定電抗電路（通常是lc電路）的諧振頻率的方法300的步驟。在第一步驟301處，驅(qū)動(dòng)電壓頻率被選擇以及向晶體管的柵極施加的脈沖，所述晶體管向變壓器（諸如圖1中所示出的那個(gè)）的初級(jí)繞組施加電池電壓。

在步驟304和306中，優(yōu)選地使用被體現(xiàn)為模擬電壓比較器的極性確定器來(lái)確定初級(jí)繞組110上的電壓和流動(dòng)通過(guò)被連接到變壓器的次級(jí)繞組136的電抗電路140的電流i的“過(guò)零”。

在步驟308中，由處理器122將如由比較器150、156確定的過(guò)零發(fā)生的相對(duì)時(shí)間相互比較。如果在步驟308處初級(jí)繞組114上的電壓和通過(guò)次級(jí)繞組136的電流相對(duì)于彼此同相，在這種情況下比較器150、156的輸出將同時(shí)地或基本上同時(shí)地變?yōu)檎婊蚋撸瑒t施加于初級(jí)繞組116的驅(qū)動(dòng)電壓的頻率等于或基本上等于被連接到次級(jí)繞組136的電抗設(shè)備的諧振頻率。晶體管因此可以被以特定頻率“驅(qū)動(dòng)”或者接通和關(guān)斷。

如果在步驟308處，過(guò)零不是同時(shí)的，則通過(guò)次級(jí)繞組的電流和初級(jí)繞組上的電壓不是同相的。方法300因此從步驟308進(jìn)行到310，在那里，做出如下確定：通過(guò)次級(jí)繞組136的電流是滯后還是超前如由第一比較器150在第一節(jié)點(diǎn)106處測(cè)量的初級(jí)繞組116上的電壓。

如果通過(guò)次級(jí)繞組的電流落后初級(jí)繞組上的電壓，則在步驟312處遞增地增加驅(qū)動(dòng)頻率。然后重復(fù)步驟302、304、306和308直至電流和電壓同相。如果另一方面通過(guò)次級(jí)繞組的電流超前初級(jí)繞組上的電壓，則降低施加于晶體管柵極的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率。然后重復(fù)步驟302、304、306和308直至電流和電壓同相。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，通過(guò)使用本文所描述的裝置和方法，可以通過(guò)測(cè)量電壓和電流的極性改變并測(cè)量那些極性改變之間的時(shí)間來(lái)就地實(shí)時(shí)地精確地確定任何電抗電路的諧振頻率。在本優(yōu)選實(shí)施例中，處理器122、其存儲(chǔ)器126（在其中存儲(chǔ)了指令124）包括相角確定器，其能夠確定電壓和電流之間的正和負(fù)相角差兩者并調(diào)整晶體管q-q4被接通和關(guān)斷所用的頻率直至該電壓和電流與彼此同相。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員還應(yīng)認(rèn)識(shí)到處理器122的功能性可以被分立的模擬和數(shù)字設(shè)備復(fù)制。相角確定器的替選的和等價(jià)的實(shí)施例使用數(shù)字計(jì)數(shù)器和數(shù)字比較器來(lái)測(cè)量從比較器輸出的信號(hào)之間的時(shí)間以便提供比較器輸出信號(hào)之間的時(shí)間的數(shù)字表示。

使用常規(guī)數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器或d/a將時(shí)間差別的數(shù)字表示轉(zhuǎn)換成模擬值，將該常規(guī)數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器或d/a的輸出提供給受電壓控制的振蕩器，其被配置成如以上所描述那樣向晶體管q1-q4的柵極提供方波控制信號(hào)。然而，處理器122使調(diào)整被提供給晶體管柵極的脈沖的頻率、定相以及持續(xù)時(shí)間或占空度兩者非常容易。

改變被提供給晶體管柵極的脈沖的持續(xù)時(shí)間或占空度將改變交替地施加于初級(jí)繞組116的電壓的“占空度”。改變施加于初級(jí)繞組110的電壓的占空度有效地改變施加于初級(jí)繞組110的電壓的平均值，這當(dāng)然將改變?cè)诖渭?jí)繞組136中感生的電壓的量值。改變次級(jí)繞組電壓量值當(dāng)然也將改變流動(dòng)通過(guò)次級(jí)繞組的電流的量值。

如圖4a和4b中所示出那樣，改變施加于晶體管對(duì)q1/q4和q2/q3的柵極的驅(qū)動(dòng)電壓相對(duì)于彼此的相位將改變由晶體管施加于初級(jí)繞組110的電壓的占空度，并且改變?cè)诖渭?jí)繞組136處感生（生成）的電壓的量值且改變感生的電流的量值。因此可以在軟件控制下（即由處理器122）調(diào)整施加于柵極端子的驅(qū)動(dòng)電壓的相位，以獲得跨次級(jí)繞組的特定電壓或通過(guò)次級(jí)繞組的電流。

如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“占空度”指代晶體管對(duì)q1/q4和q2/q3導(dǎo)通的時(shí)間和晶體管對(duì)斷開(kāi)的時(shí)間之間的比。

在圖4a中，具有時(shí)間周期t1的方波控制信號(hào)402被處理器122施加于晶體管q1/q4的柵極118、134。來(lái)自處理器102的控制信號(hào)402將晶體管q1/q4接通達(dá)它們斷開(kāi)的相同時(shí)間量。處理器122因此控制晶體管q1/q4，使得其具有百分之五十（50%）導(dǎo)通/斷開(kāi)占空度。

來(lái)自處理器122的第二方波控制信號(hào)404被施加于晶體管q2/q3的柵極，并且其是施加于晶體管q1/q4的方波控制信號(hào)402的補(bǔ)數(shù)（complement）或逆（inverse），在q1/q4“斷開(kāi)”時(shí)將晶體管q2/q3接通并且達(dá)它們q1/q3“導(dǎo)通”相同的時(shí)間量。處理器122因此控制晶體管q2/q3，使得它們也具有百分之五十（50%）占空度。柵極控制信號(hào)402和404的周期被命名為t1。交替地接通成對(duì)晶體管q1/q4和q2/q3有效地生成跨變壓器的初級(jí)繞組的交變電壓。

現(xiàn)在參考圖1，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，當(dāng)?shù)谝粚?duì)晶體管q1/q4“導(dǎo)通”且第二對(duì)晶體管q2/q3“斷開(kāi)”時(shí)，由電池102提供的電壓被施加于電路100的第一中央節(jié)點(diǎn)106，同時(shí)第二中央節(jié)點(diǎn)108處于參考電位152（通常是地）。當(dāng)q1/q4導(dǎo)通且q2/q3斷開(kāi)時(shí)，t1處的電壓v106-108因此等于電池電壓。

當(dāng)?shù)谝粚?duì)晶體管q1/q4“斷開(kāi)”且第二對(duì)晶體管q2/q3“導(dǎo)通”時(shí)，由電池102提供的電壓被施加于電路100的第二中央節(jié)點(diǎn)108，同時(shí)第一中央節(jié)點(diǎn)106處于參考電位152。當(dāng)q1/q4斷開(kāi)且q2/q3接通時(shí)，t1處的電壓v106-108因此等于電池電壓。

節(jié)點(diǎn)106和108被分別地連接到初級(jí)繞組116的第一和第二末端。交替地向節(jié)點(diǎn)106和108施加電池電壓因此感生跨初級(jí)繞組116的雙極電壓，其在圖4中被描繪為由參考數(shù)字406標(biāo)識(shí)的方波信號(hào)。

再次地參考圖4a，當(dāng)t＝t11時(shí)，跨初級(jí)繞組的電壓v106-108是“正”的，因?yàn)閝1/q4向節(jié)點(diǎn)106施加電池電壓。v106-108保持為正直至t＝t12，在該時(shí)間處v106-108變成“負(fù)”，因?yàn)閝1/q4被關(guān)斷，q2/q3被接通，這從節(jié)點(diǎn)106除去電池電壓并替代地向節(jié)點(diǎn)108施加電池電壓?？绯跫?jí)繞組的方波電壓（即v106-108）具有等于t1的周期。由用參考數(shù)字206所標(biāo)識(shí)的正弦信號(hào)來(lái)表示的通過(guò)次級(jí)繞組的電流具有用參考數(shù)字207標(biāo)識(shí)的量值和等于t1的周期。

在圖4b中，在t＝t21處，由處理器122向晶體管q1/q4的柵極施加方波控制信號(hào)408，其將q1/q4接通。短時(shí)間以后，在t＝t22處，并且在q1/q4被關(guān)斷之前（即，在q1/q4仍“導(dǎo)通”時(shí)），由處理器122向晶體管q2/q3的柵極施加方波信號(hào)410。在t＝t22處施加于q1/q3的柵極的控制信號(hào)410將q2/q3接通，但是將它們接通還消除節(jié)點(diǎn)106和108之間的電壓差v106-108。在t＝t22處，v106-108變成零直至q1/q4被關(guān)斷時(shí)的t＝t23，并且在該時(shí)間處v106-108變成負(fù)的，因?yàn)閝2/q3仍導(dǎo)通并因此將電池電壓連接到節(jié)點(diǎn)108。

在圖4b中，用參考數(shù)字412標(biāo)識(shí)的方波信號(hào)描繪跨初級(jí)繞組的電壓，即v106-108。當(dāng)q1/q4和q2/q3兩者都“導(dǎo)通”（如在t＝t22處所示出那樣）時(shí)，跨初級(jí)繞組116的電壓v106-108被降低至零伏并保持在零伏直至q1/q4在t＝t23處被“關(guān)斷”。

當(dāng)處理器122在t＝t23處將q1/q4“關(guān)斷”并使q2/q3“導(dǎo)通”時(shí)，跨初級(jí)繞組的電壓v106-108改變其極性，即v106-108變成負(fù)的，然而通過(guò)調(diào)整施加于q1/q3的控制信號(hào)相對(duì)于施加于q1/q4的控制信號(hào)的相位來(lái)縮短如圖4b示出的施加于初級(jí)繞組116的電壓脈沖的持續(xù)時(shí)間或占空度。另一種方式而言，相對(duì)于q2/q3的導(dǎo)通/斷開(kāi)時(shí)間改變q1/q4的相位或?qū)?斷開(kāi)時(shí)間改變占空度并且因此改變施加于初級(jí)繞組116的電壓的平均值。在圖4b中，由用參考數(shù)字206標(biāo)識(shí)的正弦信號(hào)所表示的通過(guò)次級(jí)繞組的電流具有用參考數(shù)字209標(biāo)識(shí)的更小的或降低的量值。通過(guò)次級(jí)繞組的電流具有等于t1的周期。

現(xiàn)在參考圖4c，由處理器122向晶體管q1/q4的柵極施加具有相同周期t1的方波控制信號(hào)414。雖然控制信號(hào)414具有相同周期t1，但在圖4c中描繪的控制信號(hào)414的“導(dǎo)通”時(shí)間比其“斷開(kāi)”時(shí)間少得多。較短占空度控制信號(hào)414因此將晶體管q1/q4接通達(dá)相對(duì)于其斷開(kāi)的時(shí)間而言相對(duì)短的時(shí)間段。

具有相同周期t1并具有相同的縮短占空度的類似控制信號(hào)416被施加于晶體管q2/q3的柵極?？刂菩盘?hào)416因此將q2/q3接通達(dá)相對(duì)于其斷開(kāi)的時(shí)間而言相對(duì)短的時(shí)間段。

在圖4c中，用參考數(shù)字418標(biāo)識(shí)的方波信號(hào)描繪跨初級(jí)繞組的電壓，即v106-108。當(dāng)q1/q4“導(dǎo)通”（如在t＝t31與t＝t32之間所示出的那樣）時(shí)，跨初級(jí)繞組的電壓v106-108是正的，直至q1/q4在t＝t32處被“關(guān)斷”，這從初級(jí)繞組除去電池電壓。

在t＝t33處，q1/q4“斷開(kāi)”且q2/q3“接通”?？绯跫?jí)繞組116的電壓v106-108的占空度因此由施加于晶體管q1/q4和q2/q3的柵極的控制電壓的占空度確定或控制。在圖4c中，由用參考數(shù)字206標(biāo)識(shí)的正弦信號(hào)所表示的通過(guò)次級(jí)繞組的電流具有相同降低量值的電流，其用參考數(shù)字209標(biāo)識(shí)且具有等于t1的周期。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)領(lǐng)會(huì)到，改變提供給初級(jí)繞組116的控制信號(hào)的占空度或脈沖寬度將改變?cè)谧儔浩?14的次級(jí)繞組136中感生的電壓的量值。被體現(xiàn)為處理器122的相角確定器因此促進(jìn)改變初級(jí)電壓的占空度并因此促進(jìn)改變?cè)陔娍乖O(shè)備處感生的電壓的量值。在這方面，從電池提供給h橋晶體管的電壓還可以被升壓或劃分以便增加或減小從變壓器次級(jí)繞組輸出的電壓。前述描述僅僅出于舉例說(shuō)明的目的。在所附權(quán)利要求中闡述本發(fā)明的真實(shí)范圍。