一種限幅控制電路及方法
【專利摘要】本申請?zhí)峁┝艘环N限幅控制電路及方法，所述電路包括：諧振線圈、諧振電容、開關(guān)和電感；所述諧振線圈和所述諧振電容并聯(lián)或者串聯(lián)；所述電感和所述開關(guān)串聯(lián)后與所述諧振線圈并聯(lián)。當(dāng)需要提供穩(wěn)定的電壓時，控制所述開關(guān)導(dǎo)通，所述諧振線圈與所述電感并聯(lián)，電感量改變，進(jìn)而諧振狀態(tài)被改變，能夠提供穩(wěn)定的電壓或電流，解決了從動諧振環(huán)工作不穩(wěn)定的問題。
【專利說明】
-種限幅控制電路及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及無線供電領(lǐng)域，更具體的說，設(shè)及一種限幅控制電路及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 從動諧振環(huán)具有接受能量和發(fā)射能量的雙重特性，在無線供電的終端，從動諧振 環(huán)常當(dāng)作接收諧振環(huán)使用，為終端電器供電。
[0003] 由于從動諧振環(huán)工作于諧振狀態(tài)，諧振環(huán)內(nèi)的電壓和電流振幅很大，而且不穩(wěn)定， 如果直接給終端電器供電，會產(chǎn)生巨大的電流和電壓波動，會給終端電器帶來嚴(yán)重的影響， 甚至?xí)龤щ娖鳌?br>[0004] 因此，亟需一種控制從動諧振環(huán)電壓或電流的振幅，保證從動諧振環(huán)工作穩(wěn)定的 電路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明提供一種限幅控制電路及方法，W解決從動諧振環(huán)工作不穩(wěn)定 的問題。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：
[0007] -種限幅控制電路，包括：
[0008] 諧振線圈、諧振電容、開關(guān)和電感；
[0009] 所述諧振線圈和所述諧振電容并聯(lián)或者串聯(lián);所述電感和所述開關(guān)串聯(lián)后與所述 諧振線圈并聯(lián)。
[0010] 優(yōu)選地，所述開關(guān)為壓控開關(guān)；
[0011] 其中，所述壓控開關(guān)的一個開關(guān)端與所述諧振線圈的一端連接，所述壓控開關(guān)的 另一個開關(guān)端與所述電感的一端連接，所述電感的另一端與所述諧振線圈的另一端連接， 所述諧振電容的一端與所述諧振線圈、所述電感的公共端連接。
[0012] 優(yōu)選地，所述壓控開關(guān)為IGBT管，所述IGBT管的集電極和發(fā)射極為兩個開關(guān)端。
[0013] 優(yōu)選地，所述壓控開關(guān)為M0SFET管，所述M0SFET管的漏極和源極為兩個開關(guān)端。
[0014] 優(yōu)選地，所述壓控開關(guān)為TRIAC管，所述TRIAC管的主電極T1和主電極T2為兩個開 關(guān)端。
[0015] 優(yōu)選地，所述壓控開關(guān)為兩個IGBT管反向串聯(lián)，所述兩個IGBT管反向串聯(lián)之后的 兩個集電極為兩個開關(guān)端。
[0016] 優(yōu)選地，所述壓控開關(guān)為兩個M0SFET管反向串聯(lián)，所述兩個M0SFET管反向串聯(lián)之 后的兩個漏極為兩個開關(guān)端。
[0017] 優(yōu)選地，所述壓控開關(guān)為兩個TRIAC管反向串聯(lián)，所述兩個TRIAC管反向串聯(lián)之后 的兩個主電極T2為兩個開關(guān)端。
[0018] -種限幅控制方法，應(yīng)用于上述任意一項(xiàng)所述的限幅控制電路，所述方法包括：
[0019] 當(dāng)需要提供穩(wěn)定的電壓時，控制所述開關(guān)導(dǎo)通。
[0020] 優(yōu)選地，所述控制所述開關(guān)導(dǎo)通，具體包括：
[0021] 采用手動關(guān)閉開關(guān)的方式、輸入高低電平的方式或脈沖寬度調(diào)制的方式控制所述 開關(guān)導(dǎo)通。
[0022] 相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有W下有益效果：
[0023] 本發(fā)明提供了一種限幅控制電路及方法，所述電路包括:諧振線圈、諧振電容、開 關(guān)和電感;所述諧振線圈和所述諧振電容并聯(lián)或者串聯(lián);所述電感和所述開關(guān)串聯(lián)后與所 述諧振線圈并聯(lián)。當(dāng)需要提供穩(wěn)定的電壓時，控制所述開關(guān)導(dǎo)通，所述諧振線圈與所述電感 并聯(lián)，電感量改變，進(jìn)而諧振狀態(tài)被改變，能夠提供穩(wěn)定的電壓或電流，解決了從動諧振環(huán) 工作不穩(wěn)定的問題。
【附圖說明】
[0024] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)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(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可W根據(jù) 提供的附圖獲得其他的附圖。
[0025] 圖1為本發(fā)明中的串聯(lián)諧振環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖2為本發(fā)明中的并聯(lián)諧振環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖3為本發(fā)明中的Ξ端壓控開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖4為本發(fā)明中的四端壓控開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖5為本發(fā)明中應(yīng)用Ξ端壓控開關(guān)的諧振環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖6為本發(fā)明中應(yīng)用四端壓控開關(guān)的諧振環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于 本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0032] 本發(fā)明提供了一種限幅控制電路，所述電路包括：
[0033] 諧振線圈、諧振電容、開關(guān)和電感；
[0034] 所述諧振線圈和所述諧振電容并聯(lián)或者串聯(lián);所述電感和所述開關(guān)串聯(lián)后與所述 諧振線圈并聯(lián)。
[0035] 參照圖1和圖2,圖1和圖2介紹了限幅控制電路的元件的連接關(guān)系。
[0036] 圖1中，A、B表示串聯(lián)諧振環(huán)的兩個輸出端，箭頭表示磁場方向，K表示開關(guān)，C1表示 諧振電容，L1表示諧振線圈，L2表示電感，諧振電容C1與諧振線圈L1組成串聯(lián)諧振環(huán)。
[0037] 圖2中，A、B表示并聯(lián)諧振環(huán)的兩個輸出端，箭頭表示磁場方向，K表示開關(guān)，C1表示 諧振電容，L1表示諧振線圈，L2表示電感，諧振電容C1與諧振線圈L1組成并聯(lián)諧振環(huán)。
[0038] 當(dāng)開關(guān)K接通時，其本身的電阻為零或接近零，運(yùn)時，相當(dāng)于諧振線圈L1與電感L2 并聯(lián)，電感量必然發(fā)射變化，可按下式計算：
[0039] 1/Lt = l/Ll+1/L2
[0040] Lt =化 1*L2)/化 1+L2)
[0041] 式中Lt為總電感量，LI為諧振線圈的電感量，L2為電感的電感量，并聯(lián)后，Lt小于 L1，也小于L2;
[0042] 根據(jù)諧振頻率的計算公式：ν'&πν?Ο,系統(tǒng)的諧振頻率將發(fā)生改變，原有的 諧振狀態(tài)被破壞，振幅相應(yīng)變化，輸出電壓就不同。
[0043] 圖1和圖2的中各個元件的工作過程為：
[0044] 當(dāng)開關(guān)Κ閉合時，諧振線圈L1與電感L2并聯(lián)，由于電感量的變化，串聯(lián)諧振環(huán)原有 的狀態(tài)被破壞。假設(shè)串聯(lián)諧振環(huán)的原有狀態(tài)是最大化，即處于最大振幅狀態(tài)，當(dāng)開關(guān)Κ接通 時，諧振線圈L1與電感L2并聯(lián)后的電感量減小，最佳諧振狀態(tài)被破壞，振幅下降;反之，若串 聯(lián)諧振環(huán)的原有狀態(tài)不是最大化，即處于非最大振幅狀態(tài)，當(dāng)開關(guān)Κ接通時，諧振線圈L1與 電感L2并聯(lián)后的電感量減小，串聯(lián)諧振環(huán)的諧振狀態(tài)可能出現(xiàn)W下兩種現(xiàn)象:或振幅加大， 或振幅減小?？傊?，電感L2與開關(guān)Κ串聯(lián)后與諧振線圈L1并聯(lián)，可W實(shí)現(xiàn)對振幅的調(diào)節(jié)和控 審IJ，當(dāng)用于終端電器的無線供電時，可W輸出合理的電壓，確保電器的正常工作。
[0045] 本實(shí)施例提供了一種限幅控制電路，所述電路包括:諧振線圈、諧振電容、開關(guān)和 電感;所述諧振線圈和所述諧振電容并聯(lián)或者串聯(lián);所述電感和所述開關(guān)串聯(lián)后與所述諧 振線圈并聯(lián)。當(dāng)需要提供穩(wěn)定的電壓時，控制所述開關(guān)導(dǎo)通，所述諧振線圈與所述電感并 聯(lián)，電感量改變，進(jìn)而諧振狀態(tài)被改變，能夠提供穩(wěn)定的電壓或電流，解決了從動諧振環(huán)工 作不穩(wěn)定的問題。
[0046] 可選的，本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述開關(guān)Κ為壓控開關(guān)；
[0047] 其中，所述壓控開關(guān)的一個開關(guān)端與所述諧振線圈的一端連接，所述壓控開關(guān)的 另一個開關(guān)端與所述電感的一端連接，所述電感的另一端與所述諧振線圈的另一端連接， 所述諧振電容的一端與所述諧振線圈、所述電感的公共端連接。
[0048] 具體的，所述壓控開關(guān)為IGBT管，所述IGBT管的集電極和發(fā)射極為兩個開關(guān)端;所 述壓控開關(guān)為M0SFET管，所述M0SFET管的漏極和源極為兩個開關(guān)端;所述壓控開關(guān)為TRIAC 管，所述TRIAC管的主電極Τ1和主電極Τ2為兩個開關(guān)端;所述壓控開關(guān)為兩個IGBT管反向串 聯(lián)，所述兩個IGBT管反向串聯(lián)之后的兩個集電極為兩個開關(guān)端；所述壓控開關(guān)為兩個 M0SFET管反向串聯(lián)，所述兩個M0SFET管反向串聯(lián)之后的兩個漏極為兩個開關(guān)端;所述壓控 開關(guān)為兩個TRIAC管反向串聯(lián)，所述兩個TRIAC管反向串聯(lián)之后的兩個主電極T2為兩個開關(guān) 玉山 乂而。
[0049] -個IGBT管、M0SFET管或TRIAC管為一個Ξ端壓控開關(guān)，兩個IGBT管反向串聯(lián)、兩 個M0SFET管反向串聯(lián)或兩個TRIAC管反向串聯(lián)為一個四端壓控開關(guān)。
[00加]其中，IGBT管（Insulated Gate Bipolar Transistor)，絕緣柵雙極型晶體管，是 由BJT(雙極型Ξ極管)和M0S(絕緣柵型場效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率半導(dǎo) 體器件。M0SFET管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)，金屬-氧化 物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，是一種可W廣泛使用在模擬電路與數(shù)字電路的場效晶體管。Ξ端 雙向交流開關(guān)TRIAC管實(shí)質(zhì)上是雙向晶閩管，它是在普通晶閩管的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它不 僅能代替兩只反極性并聯(lián)的晶閩管，而且僅用一個觸發(fā)電路。
[0051]為了能夠使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更加清楚的了解本發(fā)明中的壓控開關(guān)，請參照圖3 和圖4。其中，圖3表示的是Ξ端壓控開關(guān)，圖4表示的是四端壓控開關(guān)。
[0052]圖3中共有1、2、3Ξ個端，其中2端和3端是兩個開關(guān)端，1端為控制端。IGBT管共有 Ξ個極，分別為集電極C、發(fā)射極E和口極GdMOSFET管也有Ξ個極，分別為漏極D、柵極G和源 極S。TRIAC管的Ξ個極分別為主電極T1、主電極T2和柵極G。
[0化3] 當(dāng)Ξ端壓控開關(guān)S1為IGBT管時，腳位對應(yīng)關(guān)系為：1-6、2-(：、3斗；當(dāng)^端壓控開關(guān) S1為M0SFET管時，腳位對應(yīng)關(guān)系為：1-6、2-0、3-5;當(dāng)^端壓控開關(guān)51為了3^(：管時，腳位對 應(yīng)關(guān)系為：1-G、2-T2、3-T1。
[0054] 圖4中共有1、2、3、4四個端，其中，2、3為兩個開關(guān)端，1、4為兩個控制端，其中，4端 用來接地。所述四端壓控開關(guān)S2為兩個IGBT管反向串聯(lián)或兩個M0SFET管反向串聯(lián)或兩個 TRIAC管反向串聯(lián)。
[0055] 具體的，當(dāng)四端壓控開關(guān)S2為兩個IGBT管反向串聯(lián)時，腳位對應(yīng)關(guān)系為：1-G、2-C、 3- C、4-E，當(dāng)四端壓控開關(guān)S2為兩個M0SFET管反向串聯(lián)時，腳位對應(yīng)關(guān)系為：1-G、2-D、3-D、 4- S，當(dāng)四端壓控開關(guān)S2為兩個TRIAC管反向串聯(lián)時，腳位對應(yīng)關(guān)系為：1-G、2-T2、3-T2、4- Tlo
[0056] 需要說明的是，不管是Ξ端壓控開關(guān)，還是四端壓控開關(guān)，控制端1用來控制壓控 開關(guān)的通斷。
[0057] 參照圖5和圖6,圖5和圖6介紹了壓控開關(guān)和電感L2、諧振線圈L1和諧振電容C1的 連接關(guān)系。
[005引圖5中，C1表示諧振電容，L1表示諧振線圈，L2表示電感，諧振電容C1與諧振線圈L1 組成串聯(lián)諧振環(huán)或并聯(lián)諧振環(huán)，S1表示Ξ端壓控開關(guān)，A、B表示兩個輸出端。Ξ端壓控開關(guān) S1的一個開關(guān)端與諧振線圈L1的一端連接，并且接地，Ξ端壓控開關(guān)S1的另一個開關(guān)端與 電感L2的一端連接，電感L2的另一端與諧振線圈L1的另一端連接，所述諧振電容C1的一端 與所述諧振線圈L1、所述電感L2的公共端連接。
[0059] 圖6中，C1表示諧振電容，L1表示諧振線圈，L2表示電感，諧振電容C1與諧振線圈L1 組成串聯(lián)諧振環(huán)或并聯(lián)諧振環(huán)，S2表示四端壓控開關(guān)，A、B表示兩個輸出端。四端壓控開關(guān) S2的一個開關(guān)端與諧振線圈L1的一端連接，四端壓控開關(guān)S2的另一個開關(guān)端與電感L2的一 端連接，電感L2的另一端與諧振線圈L1的另一端連接，所述諧振電容C1的一端與所述諧振 線圈L1、所述電感L2的公共端連接。
[0060] Ξ端壓控開關(guān)S1適用于半波整流，因此，諧振線圈L1的一端必須作為"地"；四端壓 控開關(guān)S2適用于全波整流，諧振線圈L1的兩端均不接"地"，可選用從A、B兩端輸出，整流濾 波后的負(fù)極作為"地"，同時作為四端壓控開關(guān)的輸入端的"地"。
[0061] 本實(shí)施例中，所述壓控開關(guān)為IGBT管或M0SFET管或TRIAC管，或者所述壓控開關(guān)為 兩個IGBT管反向串聯(lián)或兩個M0SFET管反向串聯(lián)或兩個TRIAC管反向串聯(lián)。選擇方式較多，可 W根據(jù)不同的情況進(jìn)行選擇。
[0062] 本發(fā)明的另一實(shí)施例中，提供了一種限幅控制方法，其特征在于，應(yīng)用于上述限幅 控制電路，所述方法包括：
[0063] 當(dāng)需要提供穩(wěn)定的電壓時，控制所述開關(guān)導(dǎo)通。
[0064] 具體的，所述控制所述開關(guān)導(dǎo)通，具體包括：
[0065] 采用手動關(guān)閉開關(guān)的方式、輸入高低電平的方式或脈沖寬度調(diào)制的方式控制所述 開關(guān)導(dǎo)通。
[0066] 當(dāng)開關(guān)不是壓控開關(guān)時，采用手動關(guān)閉開關(guān)的方式可W使開關(guān)導(dǎo)通。當(dāng)開關(guān)為壓 控開關(guān)時，采用輸入高低電平的方式或脈沖寬度調(diào)制的方式控制所述開關(guān)導(dǎo)通。
[0067] 需要說明的是，當(dāng)采用輸入高低電平的方式控制所述開關(guān)導(dǎo)通，具體原理為：
[0068] 開關(guān)為壓控開關(guān)時，當(dāng)控制端輸入高電平，兩個開關(guān)端導(dǎo)通，接通電阻為零或接近 于零，諧振線圈L1和電感L2并聯(lián)，原有的諧振狀態(tài)被改變，振幅改變。當(dāng)控制端為低電平時， 兩個開關(guān)端短路，開路電阻無窮大，恢復(fù)原有的諧振狀態(tài)，振幅改變。
[0069] 當(dāng)采用脈沖寬度調(diào)制的方式控制所述開關(guān)導(dǎo)通，具體原理為：
[0070] 采用脈沖寬度調(diào)制的方式即在開關(guān)端輸入脈沖寬度調(diào)制信號時，可W改變壓控開 關(guān)的通斷，當(dāng)壓控開關(guān)導(dǎo)通時，接通電阻為零或接近于零，諧振線圈L1和電感L2并聯(lián)，原有 的諧振狀態(tài)被改變，振幅改變。當(dāng)壓控開關(guān)關(guān)斷時，開路電阻無窮大，恢復(fù)原有的諧振狀態(tài)， 振幅改變。
[0071] 本實(shí)施例中，通過采用手動關(guān)閉開關(guān)的方式、輸入高低電平的方式或脈沖寬度調(diào) 制的方式控制所述開關(guān)導(dǎo)通，進(jìn)而使諧振線圈L1和電感L2并聯(lián)，電感量改變，進(jìn)而諧振狀態(tài) 被改變，能夠提供穩(wěn)定的電壓或電流，解決了從動諧振環(huán)工作不穩(wěn)定的問題。
[0072] 對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。 對運(yùn)些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的 一般原理可W在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明 將不會被限制于本文所示的運(yùn)些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一 致的最寬的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種限幅控制電路，其特征在于，包括： 諧振線圈、諧振電容、開關(guān)和電感； 所述諧振線圈和所述諧振電容并聯(lián)或者串聯(lián);所述電感和所述開關(guān)串聯(lián)后與所述諧振 線圈并聯(lián)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述開關(guān)為壓控開關(guān)； 其中，所述壓控開關(guān)的一個開關(guān)端與所述諧振線圈的一端連接，所述壓控開關(guān)的另一 個開關(guān)端與所述電感的一端連接，所述電感的另一端與所述諧振線圈的另一端連接，所述 諧振電容的一端與所述諧振線圈、所述電感的公共端連接。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于，所述壓控開關(guān)為IGBT管，所述IGBT管的集 電極和發(fā)射極為兩個開關(guān)端。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于，所述壓控開關(guān)為MOSFET管，所述MOSFET管 的漏極和源極為兩個開關(guān)端。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于，所述壓控開關(guān)為TRIAC管，所述TRIAC管的 主電極T1和主電極T2為兩個開關(guān)端。6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于，所述壓控開關(guān)為兩個IGBT管反向串聯(lián)，所 述兩個IGBT管反向串聯(lián)之后的兩個集電極為兩個開關(guān)端。7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于，所述壓控開關(guān)為兩個MOSFET管反向串聯(lián)， 所述兩個MOSFET管反向串聯(lián)之后的兩個漏極為兩個開關(guān)端。8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于，所述壓控開關(guān)為兩個TRIAC管反向串聯(lián)，所 述兩個TRIAC管反向串聯(lián)之后的兩個主電極T2為兩個開關(guān)端。9. 一種限幅控制方法，其特征在于，應(yīng)用于如權(quán)利要求1~8任意一項(xiàng)所述的限幅控制 電路，所述方法包括： 當(dāng)需要提供穩(wěn)定的電壓時，控制所述開關(guān)導(dǎo)通。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述控制所述開關(guān)導(dǎo)通，具體包括： 采用手動關(guān)閉開關(guān)的方式、輸入高低電平的方式或脈沖寬度調(diào)制的方式控制所述開關(guān) 導(dǎo)通。
【文檔編號】H02J50/12GK106059114SQ201610634921
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年8月4日 公開號201610634921.2, CN 106059114 A, CN 106059114A, CN 201610634921, CN-A-106059114, CN106059114 A, CN106059114A, CN201610634921, CN201610634921.2
【發(fā)明人】徐寶華, 朱斯忠, 許向東, 何智
【申請人】中惠創(chuàng)智無線供電技術(shù)有限公司