基于开关时序控制和RLC振荡产生磁场的节能控制电路制造技术

本发明专利技术公开一种基于开关时序控制和RLC振荡产生磁场的节能控制电路。该控制电路包括电源、双H桥电路、电容和线圈组成的RLC振荡电路、信号源部分和开关控制部分。通过调节线圈3的电流以产生不同类型的磁场。信号源通过产生同步信号S1同步控制H桥电路中开关6至14的ON/OFF组合，使直流电源形成向线圈3提供所需要的电流波形，从而使线圈产生相应的磁场。本发明专利技术通过使用直流电源使线圈的电流在短时间内达到产生所需磁场强度的电流强度，提高了电流利用率；通过利用开关时序控制和电容线圈充放电使断电后线圈释放的能量转换成为电能存储到电容器中以便被再利用，从而避免了线圈断电后所释放的能量转化成为热能造成能量损失和线圈发热。

【技术实现步骤摘要】
基于开关时序控制和RLC振荡产生磁场的节能控制电路
本专利技术涉及一种用于产生磁场的节能磁场发生控制电路，特别涉及一种基于开关时序控制和RLC振荡节能的产生磁场的方法。信号源产生的信号定时控制开关的开启关断状态。可调电阻调整通过负载的电流大小，双H桥电路切换通过负载的电流方向。RLC振荡使线圈断电后释放的能量在电容器和线圈中相互转换。
技术介绍
随着科技的发展，不同类型的磁场已经开始应用于工业检测、食品保鲜、医疗保健等领域。传统的产生交变磁场的方式大部分是线圈加载交流电源，但是在使用过程中不可避免的存在线圈普遍发热的现象，造成电能的浪费。中国技术专利“肿瘤交变磁场热疗系统”(公布号：CN1748814A，公布日：2006年3月22日)涉及一种医疗器械领域的利用交变磁场使铁磁物质产热以达到治疗肿瘤目的肿瘤交变磁场热疗系统。其使用过程中由变频电源系统提供1kHz-500kHz交变电源作用于线圈从而产生交变磁场。中国专利技术专利“交变磁场发生器”(公布号：CN2141591Y，公布日：1993年9月1日)提供了一种交变磁场发生器，用于对物质物体的磁化。其使用方式即直接对线圈加载交流电源。中国专利技术专利“可产生磁场的坐垫”(公布号：CN103315546A，公布日：2013年9月25日)涉及一种可产生交变磁场的坐垫，作用于人体，达到保健效果。其使用方式即直接对线圈交替加载两种交流电源，产生交变磁场。以上专利技术专利关于交变磁场发生装置都是通过交流电源直接作用于负载线圈产生相应交变磁场，使得该装置在使用过程中容易受到电源本身性能和参数的局限；装置在作用过程中会按照相应要求直接切换作用于线圈的交流电源频率以改变交变磁场频率，使得在该过程中线圈两端产生相应的感应电动势导致线圈发热；在装置使用结束时线圈直接断电，使得断电后线圈所释放的电能转化成为热能散发到空间造成线圈发热和能量的浪费。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于开关时序控制和RLC振荡产生磁场的节能装置，解决了传统磁场发生装置的发热严重的问题。本专利技术的另一目的在于提供相应电路使直流电源也可以用来产生不同类型磁场。为达到上述目的，本专利技术提供一种产生磁场的节能装置，其特征在于包含：直流电源，双H桥电路，可调电阻，带阻抗线圈，电容器和相应可控开关。运用本专利技术，通过信号源输出PWM信号与开关控制部分同步控制电路开关的断开和闭合状态及持续时间。运用本专利技术，通过调整可调电阻，可调整通过带阻抗线圈的电流大小。运用本专利技术，通过控制双H桥电路开关，可改变加载到线圈上的电流方向。运用本专利技术，通过控制双H桥电路开关，可使线圈在断电后释放的能量经过RLC振荡存储到电容器中，以备再利用，并且再利用过程中使通过线圈的电流方向可控。采用上述技术方案，通过控制双H桥电路开关，在直流电源的作用下线圈可产生不同类型的磁场，例如恒磁场和交变磁场，解决了磁场发生控制电路应用的单一性问题；当线圈电流信号需要变换时，线圈本身存储的电能和电流信号突变产生的感应电动势可通过电容器中转加以再利用，避免了线圈电流直接变换过程中产生过高感应电动势而造成线圈发热的问题；当线圈断电后，线圈所存储的能量会以电能的形式存储到电容中，方便被再利用，从而避免了线圈不必要的发热和能源的浪费。附图说明图1为基于开关时序控制和RLC振荡产生磁场的节能控制电路的示意图；图2为实施例一恒磁场开关节能控制时序图，图中高电平表示开关的闭合，低电平表示开关断开；图3为实施例二交变磁场开关节能控制时序图，图中高电平表示开关的闭合，低电平表示开关断开；图4为实施例三节能电容器存储电能再利用时序图，图中高电平表示开关的闭合，低电平表示开关断开；图5为闭合开关6、9，断开开关7、8、10、11、12、13、14时电路中的电流方向示意图；图6为闭合开关11、12、14，断开开关6、7、8、9、10、13时电路中的电流方向示意图；图7为闭合开关7、8，断开开关6、9、10、11、12、13、14时电路中的电流方向示意图；图8为闭合开关10、13、14，断开开关6、7、8、9、11、12时电路中的电流方向示意图；图9为闭合开关10、13、14，断开开关6、7、8、9、11、12时电路中的电容放电电流方向示意图；附图中，各标号所代表的部件列表如下：1：直流电源；2：可调电阻；3：线圈；4：线圈阻抗；5：储能电容器；6～14：可控开关。虚线箭头表示电流方向。具体实施方式下面通过实施例和附图对本专利技术的技术方案、优点做进一步的详细描述。(实施例一)根据图1和图2所示，在设定可调电阻2的阻值后，双H桥电路通电，线圈3通电后电流方向如图5所示，即双H桥电路开关6、9闭合，开关7、8、10、11、12、13、14断开，线圈3于该方向通电持续t0时间产生恒磁场；其中t0应满足t0＞5τ，因电感电流只需经历5τ(τ为RL电路时间常数其值为τ＝L/R)时间就已超过最大值的99％，趋于稳态，故取t0＞5τ，线圈3通过的电流达到最大并且已经稳定。断开开关6、9，闭合开关11、12、14，同时开关7、8、10、13保持断开状态不变，此时带阻抗线圈3、4和电容器5构成RLC衰减振荡电路，线圈3对电容5放电，RLC电路电流方向如图6所示；当线圈3放电完成即线圈3电流为零时，电容器5充电过程完成，开关11、12、14断开，该过程经历时间为t1；因线圈3本身带有阻抗4，其阻值为R，故该振荡电路在满足条件下产生欠阻尼衰减振荡过程，其振荡周期为故RLC衰减振荡经历电容器充电过程的时间t1＝T/4。因此线圈3断电后所释放的能量会最大限度的被用来以电能的形式存储到电容器5中，从而避免转化为不必要的热能散发到空间中而造成能量的浪费。(实施例二)根据图1和图3所示，在设定可调电阻2的阻值后，双H桥电路通电，开关10、11、12、13、14保持断开状态不变，开关6、9与开关7、8以时间周期t2交替闭合和断开；当开关6、9闭合，开关7、8断开时，电路中线圈3电流方向如图5所示；当开关7、8闭合，开关6、9断开时，电路中线圈电流方向如图7所示；因此，线圈产生交变磁场。当双H桥电路中线圈3、4断电时，若前一时刻是开关7、8闭合开关6、9断开，则开关6、7、8、9、11、12断开，开关10、13、14闭合，此时带阻抗线圈3、4和电容器5构成RLC振荡电路，线圈3对电容器5放电，RLC电路电流方向如图8所示；当线圈3放电完成即线圈3电流为零时，电容器5充电过程完成，开关10、13、14断开，该过程经历时间为t3；因线圈3本身带有阻抗4，其阻值为R，故该振荡电路在满足条件下产生欠阻尼衰减振荡过程，其振荡周期为故RLC衰减振荡经历电容器充电过程的时间t3＝T/4。因此线圈3断电后所释放的能量会最大限度的被用来以电能的形式存储到电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于开关时序控制和RLC振荡产生磁场的节能控制电路，其特征在于：所述基于开关时序控制和RLC振荡产生磁场的节能控制电路，包括直流电源，用于提供稳压电源；可调电阻，用于调节通过线圈的电流大小；线圈，主要用于产生磁场；电容器，用于存储线圈断电所释放的能量，以及用于和带阻抗线圈形成RLC振荡。所述可调电阻，用于根据所需磁场强度调整通过所述线圈的电流大小；开关6、7、8、9，用于根据所述开关的ON/OFF组合，生成通过所述线圈3产生磁场的电流波形；开关10、11、12、13、14，用于根据所述开关的ON/OFF组合，产生所述RLC振荡；所述开关控制部分根据信号源产生的所述同步信号S1同步控制开关状态的定时转换。

【技术特征摘要】
1.一种基于开关时序控制和RLC振荡产生磁场的节能控制电路，其特征在于：所述基于开关时序控制和RLC振荡产生磁场的节能控制电路，包括直流电源1，用于提供稳压电源；可调电阻2，用于调节通过线圈的电流大小；线圈3，主要用于产生磁场；电容器5，用于存储线圈断电所释放的能量，以及用于和带阻抗线圈形成RLC振荡；
所述可调电阻，用于根据所需磁场强度调整通过所述线圈的电流大小；
开关6、7、8、9，用于根据所述开关的ON/OFF组合，生成通过所述线圈3产生磁场的电流波形，具体为，将所述开关6、9与开关7、8以固定周期交替导通和断开，进而在所述线圈3中产生恒定磁场和交变磁场的电流波形；开关6、9导通时，直流电源1、可调电阻2、开关6、线圈3及线圈阻抗4和开关9形成一个闭合回路，进而在线圈3中产生电流波形；当开关7、8导通时，直流电源1、可调电阻2、开关8、线圈3及线圈阻抗4和开关7形成一个闭合回路，进而在线圈3中产生电流波形；
开关10、11、12、13、14，用于根据所述开关的ON/OFF组合，产生所述RLC振荡，具体为，将所述开关11、12、14或开关10、13、14导通，完成线圈3和电容器5之间的能量转移；开关11、12、14导通时，线圈3及线圈阻抗4和电容器5构成RLC振荡回路，实现线圈3和电容器5之间双向的能量转移；当开关10、13、14导通时，线圈3及线圈阻抗4和电容器5构成RLC振荡回路，实现线圈3和电容器5之间双向的能量转移；
所述开关控制部分根据信号源产生的同步信号S1同步控制开关状态的定时转换。

【专利技术属性】
技术研发人员：熊慧，鹿文龙，刘近贞，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12