一种ZVS自驱动推挽谐振电路的制作方法

一种zvs自驱动推挽谐振电路
技术领域
1.本实用新型涉及电路领域，尤其涉及一种zvs自驱动推挽谐振电路。


背景技术：

2.中国发明专利申请号2021231635711公开了一种无线能量发射装置及其无线能量传输系统，该实用新型提供的zvs自驱动推挽谐振电路在电路启动时，因电路的回路存在感性线圈器件，功率开关管的开关之间会产生较高的电压尖峰，对功率开关管的耐压参数要求较高。


技术实现要素：

3.本实用新型目的是为了在一定程序上减少以上zvs自驱动推挽谐振电路在启动时产生的高压尖峰问题，提供一种zvs自驱动推挽谐振电路。
4.为达到上述目的，本实用新型一实施例提出的一种zvs自驱动推挽谐振电路，包括:电源，线圈，检测电路，扼流线圈,以及与线圈构成推挽拓扑连接的两个功率开关管，还包括，自驱动产生电路，所述自驱动产生电路对所述两个功率开关管提供电压可控的推挽驱动信号。
5.所述推挽拓扑，是由两个功率开关管，开关的一端共同连接电源的负极，另外的一端分别连接线圈的两端，线圈的两端，并联有谐振电容，功率开关管的控制端分别连接于自驱动产生电路。
6.在本实用新型较佳的实施例中，电源的正极通过连接扼流线圈后，连接线圈的中心抽头，构成了供能端，对推挽拓扑提供能量。
7.在本实用新型较佳的实施例中，电源的正极通过连接两个扼流线圈后，分别连接于线圈的两端，构成了供能端，对推挽拓扑提供能量。
8.在本实用新型较佳的实施例中，所述的自驱动产生电路，其连接构成为:第3 n型晶体管的发射极连接第1电阻的一端，第1电阻的另一端连接于第1功率开关管的控制极，第1功率开关管控制极连接第3电阻的一端，第3电阻的另一端连接在电源的负极，第1功率开关管的控制极连接第3二极管阳极，第3二极管的阴极连接线圈b1端，第3n型晶体管的基极分别连接第5电阻、第7电阻的一端，其中，第7电阻的另一端连接第4二极管阳极，第4二极管阴极连接于线圈b1端，第4二极管两端并联连接第3电容，其次，第5电阻的另一端与第3n型晶体管的集电极连接，构成了自驱动产生电路的供电端；
9.第4 n型晶体管的发射极连接第2电阻的一端，第2电阻的另一端连接于第2功率开关管的控制极，第2功率开关管控制极连接第4电阻的一端，第4电阻的另一端连接在电源的负极，第2功率开关管的控制极连接第1二极管阳极，第1二极管的阴极连接线圈a端，第4n型晶体管的基极分别连接第6电阻、第8电阻的一端，其中，第8电阻的另一端连接第2二极管阳极，第2二极管阴极连接于线圈a端，第2二极管两端并联连接第2电容，其次，第6电阻的另一端与第4n型晶体管的集电极连接后再连接自驱动产生电路供电端，第6电容的一端与自驱
动产生电路供电端连接，另一端，连接电源的负极，构成了自驱动产生电路的供电端电容；
10.第1功率开关管的控制极连接第6稳压器件的一端，第6稳压器件的另一端连接电源的负极，第2功率开关管的控制极连接第5稳压器件的一端，第5稳压器件的另一端连接电源的负极，第5、6稳压器件用于钳位功率管控制极电压，保护功率开关管预防被电压击穿破坏。
11.在本实用新型较佳的实施例中，所述的自驱动产生电路，其连接构成为:第3 p型晶体管的集电极连接第1电阻的一端，第1电阻的另一端连接于第1功率开关管的控制极，第1功率开关管控制极连接第3电阻的一端，第3电阻的另一端连接在电源的负极，第1功率开关管的控制极连接第3二极管阳极，第3二极管的阴极连接线圈b1端，第3p型晶体管的基极分别连接第5电阻、第7电阻的一端，其中，第7电阻的另一端连接第2二极管阳极，第2二极管阴极连接于线圈a端，第2二极管两端并联连接第2电容，其次，第5电阻的另一端与第3p型晶体管的发射极连接，组成了自驱动产生电路的供电端；
12.第4 p型晶体管的集电极连接第2电阻的一端，第2电阻的另一端连接于第2功率开关管的控制极，第2功率开关管控制极连接第4电阻的一端，第4电阻的另一端连接在电源的负极，第2功率开关管的控制极连接第1二极管阳极，第1二极管的阴极连接线圈a端，第4p型晶体管的基极分别连接第6电阻、第8电阻的一端，其中，第8电阻的另一端连接第4二极管阳极，第4二极管阴极连接于线圈b1端，第4二极管两端并联连接第3电容，其次，第6电阻的另一端与第4p型晶体管的发射极连接后再连接自驱动产生电路供电端，第3p型晶体管基极连接第14电阻的一端，第14电阻的另一端连接电源的负极，第6电容的一端与自驱动产生电路供电端连接，另一端，连接电源的负极，构成了自驱动产生电路的供电端电容；
13.0011第9电阻一端连接电源的正极，另一端连接第7稳压器件的一端、第8二极管的阳极、第4电容的一端，其中，第7稳压器件的另一端连接电源的负极，第4电容的另一端连接于扼流线圈的供能端，其次，第8二极管阴极连接第5电容的一端，构成了自驱动产生电路的预供电端，第5电容的另一端连接于电源的负极，构成了自驱动产生电路的预供电端电容。
14.第5n型晶体管的集电极连接自驱动产生电路预供电端，发射极连接第10电阻的一端，第10电阻的另一端连接自驱动产生电路的供电端，构成了限流电阻，第6n型晶体管集电极连接自驱动产生电路预供电端，第6n型晶体管的基极与集电极之间并联第11电阻，第6n型晶体管基极与第5p型晶体管基极连接，第5p型晶体管发射极连接自驱动产生电路的供电端，第7n型晶体管发射极连接电源的负极，集电极连接第12电阻的一端，第12电阻的另一端与第5p型晶体管基极连接，第7n晶体管基极连接第13电阻的一端，第13电阻的另一端则构成自驱动产生电路的开关、使能端口。
15.控制使能端口使预供电端及预供电端电容的电压信号，通过开关管及限流电阻接通至自驱动产生电路的供电端及供电端电容，从而导致供电端的电压信号产生由低至高的斜率变化，该电压斜率由开关管的等效电阻和限流电阻以及预供电端电容、供电端电容共同决定，最终使得自驱动产生电路产生了电压由低至高的推挽驱动信号。
16.zvs自驱动推挽谐振电路启动后，检测电路检测自驱动产生电路预供电端电压的阈值，当电压低于阈值时，即可判断zvs推挽谐振电路停振或失谐，从而通过使能开关关闭zvs自驱动推挽谐振电路。
17.本实用新型实施例具有以下有益效果。
18.本实用新型实施例中，相比现有技术而言，能有效的降低zvs自驱动推挽谐振电路启动时产生的电压尖峰，降低了功率开关管的耐压参数要求，提高了电路起振可靠性。
附图说明
19.图1是本实用新型一实施例zvs自驱动推挽谐振电路图；
20.图2是本实用新型一实施例zvs自驱动推挽谐振电路图；
21.图3是本实用新型一实施例zvs自驱动推挽谐振电路图；
22.图4是现有技术zvs自驱动推挽谐振电路图；
23.图5现有技术启动电压尖峰波形图；
24.图6是本实用新型实施例启动电压波形图。
25.附图标记；
26.101
‑‑
线圈；
27.a1,b
‑‑
线圈中心抽头；
28.a,b1
‑‑
线圈引线端口。
具体实施方式
29.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
30.图4是现有技术zvs自驱动推挽谐振电路图，该电路在启动时的波型图如图5所示，其中图5的上半部分是功率开关管开关两端的波型，下半部分是功率开关管控制极的波形，图中明显看到了电路启动时功率开关管开关两端产生了电压尖峰，由于该电路没有加入反馈回路，如果在供电端实施斜率电压控制时，会造成电路起振不稳定和烧功率开关管的情况。
31.实施例一。
32.图1为第一实施例的zvs自驱动推挽谐振电路图，两个n型mosfet管，源极共同连接电源的负极，第一mosfet管的漏极连接线圈a端，第二mosfet管的漏极连接线圈b1端，线圈的两端并联有谐振电容，中心抽头为a1、b端。
33.线圈中心抽头连接扼流线圈l1的一端，扼流线圈的另一端连接电源的正极。
34.第3 n型晶体管的发射极连接第1电阻的一端，第1电阻的另一端连接于第一mosfet管栅极，第一mosfet管栅极连接第3电阻的一端，第3电阻的另一端连接在电源的负极，第一mosfet管栅极连接第3二极管阳极，第3二极管的阴极连接线圈b1端，第3n型晶体管的基极分别连接第5电阻、第7电阻的一端，其中，第7电阻的另一端连接第4二极管阳极，第4二极管阴极连接于线圈b1端，第4二极管两端并联连接第3电容，其次，第5电阻的另一端与第3n型晶体管的集电极连接，组成了自驱动产生电路的供电端；
35.第4 n型晶体管的发射极连接第2电阻的一端，第2电阻的另一端连接于第二mosfet管的栅极，第二mosfet管的栅极连接第4电阻的一端，第4电阻的另一端连接在电源的负极，第二mosfet管的栅极连接第1二极管阳极，第1二极管的阴极连接线圈a端，第4n型
晶体管的基极分别连接第6电阻、第8电阻的一端，其中，第8电阻的另一端连接第2二极管阳极，第2二极管阴极连接于线圈a端，第2二极管两端并联连接第2电容，其次，第6电阻的另一端与第4n型晶体管的集电极连接后再连接自驱动产生电路供电端，第6电容的一端与自驱动产生电路供电端连接，另一端，连接电源的负极，构成了自驱动产生电路的供电端电容；
36.第一mosfet管的栅极连接第6稳压器件的一端，第6稳压器件的另一端连接电源的负极，第二mosfet管的栅极连接第5稳压器件的一端，第5稳压器件的另一端连接电源的负极，第5、6稳压器件用于钳位mosfet管栅极极电压，保护mosfet开关管预防被电压击穿破坏。
37.以上为自驱动产生电路的连接结构，在现有技术的基础上，加入了反馈回路，包括：第2、3电容，第7、8电阻，当供电端电压达到了mosfet管的最低开通控制电压时，自驱动产生电路就能驱动mosfet管自驱动起振。
38.第9电阻一端连接电源的正极，另一端连接第7稳压器件的一端、第8二极管的阳极、第4电容的一端，其中，第7稳压器件的另一端连接电源的负极，第4电容的另一端连接于扼流线圈的供能端，其次，第8二极管阴极连接第5电容的一端，构成了自驱动产生电路的预供电端，第5电容的另一端连接于电源的负极，构成了自驱动产生电路的预供电端电容。
39.以上为自驱动产生电路的预供电连接结构，电路上电时第5电容在第9电阻的作用下充电至第7稳压器件的电压值，当整个电路启动起振后，扼流线圈的供能端的交流电压信号通过第4电容耦合、第7稳压器件稳压、第8二极管整流后，对第5电容持续充电，维持自驱动产生电路的供电需要。
40.第5n型晶体管的集电极连接自驱动产生电路预供电端，发射极连接第10电阻的一端，第10电阻的另一端连接自驱动产生电路的供电端，构成了限流电阻，第6n型晶体管集电极连接预供电端，第6n型晶体管的基极与集电极之间并联第11电阻，第6n型晶体管基极与第5p型晶体管基极连接，第5p型晶体管发射极连接自驱动产生电路的供电端，第7n型晶体管发射极连接电源的负极，集电极连接第12电阻的一端，第12电阻的另一端与第5p型晶体管基极连接，第7n晶体管基极连接第13电阻的一端，第13电阻的另一端则构成自驱动产生电路的开关、使能端口。
41.以上为自驱动产生开关电路的连接结构，当使能端输入低电平时，第7n型晶体管截止，第6n型晶体管开通，电压信号由预供电端经过第10电阻对供电端，第6电容充电，由于充电回路存在限流电阻，第6电容的两端形成由低至高的电压信号，最终使得自驱动产生电路对mosfet管栅极产生了如图6下半部分所示的，电压由低至高的推挽信号，图6上半部分为mosfet管源极与漏极之间的电压信号波型，可见到对比现有技术有明显的改善。
42.当使能端输入高电平时，第7n型晶体管开通，第6n型晶体管截止，第5p型晶体管开通后，对供电端及供电端电容的电压信号进行泄放，自驱动产生电路停止工作。
43.自驱动产生电路工作后，检测电路模块对预供电端电压信号进行检测，当电压信号低于阈值时，即可判断zvs推挽谐振电路停振或失谐，从而通过对使能端输入高电平信号，关闭zvs自驱动推挽谐振电路。
44.实施例二。
45.如图2所示，本实施例与上述实施并无本质上的不同，只是将自驱动产生电路开关控制管换成了p型晶体管，由于p型晶体管控制信号与n型晶体管相位相反，从而反馈信号的
获取也与上一实施例相位相反，以下是本实施例自驱动产生电路的连接结构。
46.第3 p型晶体管的集电极连接第1电阻的一端，第1电阻的另一端连接于第一mosfet管的栅极，第一mosfet管的栅极连接第3电阻的一端，第3电阻的另一端连接在电源的负极，第一mosfet管的栅极连接第3二极管阳极，第3二极管的阴极连接线圈b1端，第3p型晶体管的基极分别连接第5电阻、第7电阻的一端，其中，第7电阻的另一端连接第2二极管阳极，第2二极管阴极连接于线圈a端，第2二极管两端并联连接第2电容，其次，第5电阻的另一端与第3p型晶体管的发射极连接，组成了自驱动产生电路的供电端；
47.第4 p型晶体管的集电极连接第2电阻的一端，第2电阻的另一端连接于第二mosfet管的栅极，第二mosfet管的栅极连接第4电阻的一端，第4电阻的另一端连接在电源的负极，第二mosfet管的栅极连接第1二极管阳极，第1二极管的阴极连接线圈a端，第4p型晶体管的基极分别连接第6电阻、第8电阻的一端，其中，第8电阻的另一端连接第4二极管阳极，第4二极管阴极连接于线圈b1端，第4二极管两端并联连接第3电容，其次，第6电阻的另一端与第4p型晶体管的发射极连接后再连接自驱动产生电路供电端，第3p型晶体管基极连接第14电阻的一端，第14电阻的另一端连接电源的负极，第6电容的一端与自驱动产生电路供电端连接，另一端，连接电源的负极，构成了自驱动产生电路的供电端电容。
48.实施例三。
49.如图3所示，本实施例与第一实施例不同的地方是采用两个扼流线圈对推挽结构供电，而相应的耦合电容第4电容，也需要用2个分别连接于线圈的两端，来维持自驱动起振后的自驱动产生电路的能量需要。
50.本实施例使用无抽头的线圈结构。
51.以上实施例中：
52.电源电压：直流24v;
53.线圈：12uh;
54.电阻：r1:15ω,r2:15ω,r3:10kω,r4:10kω,r5:27kω,r6:27kω,r7:27kω,r8:27kω,r9:10kω,r10:15ω,r11:10kω,r12:1kω,r13:1kω,r14:100kω;
55.电容：c1:100nf,c2:39pf,c3:39pf,c4:10nf,c5:22uf,c6:22uf;
56.快恢复二极管：d1、d2、d3、d4、d8;
57.15v稳压器件：d5、d6、d7。
58.综上所述，本实用新型提供的一种zvs自驱动推挽电路，由于自驱动产生电路接受可控电压，电压范围：从0伏到开关管能接受的最高控制电压，对自驱动产生电路供电端实施由低至高的电压信号时，自驱动推挽信号驱动开关控制管从放大区到饱和区开关变化，也就是说，功率由低至高缓慢提高，以上实施例缓慢提高过程时间是3豪秒左右，所以开关控制管开关两端的尖峰得到了明显的改善，自驱动起振的稳定性得到了提高，降低了功率开关管耐压参数，从而降低了成本。
59.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。