一种新型驱动压电陶瓷类负载的逆变拓扑结构制造技术

本发明专利技术公开了一种新型驱动压电陶瓷类负载的逆变拓扑结构，包括：Input为逆变拓扑的输入源，所述输入源连接Q1、Q2，所述Q1、Q2按照压电陶瓷本身固有的谐振频率将输入电压变换为该频率的PWM波，若满功率输出时为带死区的方波，若降功率输出时采用移相控制或脉宽调制控制，所述Q1、Q2与Cr1、Cr2并联，且所述Cr1、Cr2与电感Lr形成谐振，该谐振使得Q1、Q2实现软开关，其谐振腔谐振频率小于压电陶瓷的固有谐振频率，使谐振工作点处于感性区，所述电感Lr串联Lm。其输出的高频交流电用以驱动压电陶瓷负载，将常用的变压器次边串联补偿电感改进为变压器原边串联电感，在变压器原边构成串联谐振电路，实现谐振软开关，极大地提高变换效率，降低谐波等影响。低谐波等影响。低谐波等影响。

【技术实现步骤摘要】
一种新型驱动压电陶瓷类负载的逆变拓扑结构


[0001]本专利技术涉及调节电感感量电路结构领域，特别涉及一种新型驱动压电陶瓷类负载的逆变拓扑结构。

技术介绍

[0002]压电陶瓷类负载在实际的生产生活中应用广泛，包括扬声器、麦克风，超声清洗、超声加工等领域广泛应用的压电陶瓷类超声换能器，水声探测应用中的声呐等。但由于压电陶瓷种类不同，应用场景的功率等级等不同，需要对驱动它的电源做硬件参数调节和对压电陶瓷进行匹配补偿才能使两者均处于最佳的工作状态，现有技术方案多数采用串联电感的补偿方式，需在应用时对电感感量进行调节，这种调节电感感量的方案不利于量产和多应用场景的适配。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供了一种新型驱动压电陶瓷类负载的逆变拓扑结构，其输出的高频交流电用以驱动压电陶瓷负载，将常用的变压器次边串联补偿电感改进为变压器原边串联电感，在变压器原边构成串联谐振电路，实现谐振软开关，极大地提高变换效率，降低谐波等影响。
[0004]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0005]一种新型驱动压电陶瓷类负载的逆变拓扑结构，包括：Input为逆变拓扑的输入源，所述输入源连接Q1、Q2，所述Q1、Q2按照压电陶瓷本身固有的谐振频率将输入电压变换为该频率的PWM波，若满功率输出时为带死区的方波，若降功率输出时采用移相控制或脉宽调制控制，所述Q1、Q2与Cr1、Cr2并联，且所述Cr1、Cr2与电感Lr形成谐振，该谐振使得Q1、Q2实现软开关，其谐振腔谐振频率小于压电陶瓷的固有谐振频率，使谐振工作点处于感性区，所述电感Lr串联Lm。
[0006]更进一步地，所述输入源为恒压源，且是直流电压或是整流后的馒头波电压。
[0007]更进一步地，所述Q1、Q2为功率开关器件，为MOS管。
[0008]更进一步地，所述电感Lr与Cr1、Cr2构成谐振后，该谐振电路不限定是半桥谐振或全桥谐振亦或是单个谐振电容Cr的拓扑，在进行参数设计时谐振腔谐振频率要小于压电陶瓷的固有谐振频率，即使得工作时，谐振腔处于感性区；该谐振频率计算公式为
[0009]更进一步地，所述Lm为高频功率传输变压器，次边的激磁电感和压电陶瓷的内部电容进行并联匹配，若应用于不同数量压电陶瓷阵列时，不需要再对硬件电路参数进行调整，即可完成适配。
[0010]更进一步地，变压器次边激磁电感的感量设计应结合压电陶瓷内部电容的容值，电感和电容形成并联谐振后，其谐振频率应在压电陶瓷本身谐振频率的正负10KHz范围内。
[0011]本专利技术的有益效果为：
[0012]其输出的高频交流电用以驱动压电陶瓷负载，将常用的变压器次边串联补偿电感改进为变压器原边串联电感，在变压器原边构成串联谐振电路，实现谐振软开关，极大地提高变换效率，降低谐波等影响；同时利用变压器本身固有的激磁电感对压电陶瓷的内部电容做并联补偿，这样的补偿方式使得驱动电源对于压电陶瓷阵列并联数量不再敏感，也即可以使得驱动电源在不做硬件改动、不调节电感的情况下适配不同数量的压电陶瓷阵列系统，更加适合量产和多种应用场景。
附图说明
[0013]图1为本专利技术的结构示意图。
具体实施方式
[0014]下面结合附图来进一步说明本专利技术的具体实施方式。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
[0015]为了使本专利技术的内容更容易被清楚地理解，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0016]如图1所示，一种新型驱动压电陶瓷类负载的逆变拓扑结构，包括：Input为逆变拓扑的输入源，所述输入源连接Q1、Q2，所述Q1、Q2按照压电陶瓷本身固有的谐振频率将输入电压变换为该频率的PWM波，若满功率输出时为带死区的方波，若降功率输出时采用移相控制或脉宽调制控制，所述Q1、Q2与Cr1、Cr2并联，且所述Cr1、Cr2与电感Lr形成谐振，该谐振使得Q1、Q2实现软开关，其谐振腔谐振频率小于压电陶瓷的固有谐振频率，使谐振工作点处于感性区，所述电感Lr串联Lm。
[0017]所述输入源为恒压源，且是直流电压或是整流后的馒头波电压。所述Q1、Q2为功率开关器件，为MOS管。所述电感Lr与Cr1、Cr2构成谐振后，该谐振电路不限定是半桥谐振或全桥谐振亦或是单个谐振电容Cr的拓扑，在进行参数设计时谐振腔谐振频率要小于压电陶瓷的固有谐振频率，即使得工作时，谐振腔处于感性区；该谐振频率计算公式为所述Lm为高频功率传输变压器，次边的激磁电感和压电陶瓷的内部电容进行并联匹配，若应用于不同数量压电陶瓷阵列时，不需要再对硬件电路参数进行调整，即可完成适配。变压器次边激磁电感的感量设计应结合压电陶瓷内部电容的容值，电感和电容形成并联谐振后，其谐振频率应在压电陶瓷本身谐振频率的正负10KHz范围内。
[0018]该装置使用过程中，将传统驱动电源里面变压器次边串联电感的方法改为变压器原边串联电感，使得达到谐振软开关的目的，更加高效节能，降低对电网干扰；由原来的的串联电感补偿方式改为并联电感补偿方式，同时恰当运用变压器激磁电感为压电陶瓷内部电容做补偿，使得压电陶瓷和电源均处于最佳工作状态，由于采用了并联补偿的方式，使得电源对压电陶瓷阵列的振源数量不再敏感，适用于不同数量的压电陶瓷阵列，应用更加广泛。
[0019]Input为逆变拓扑的输入源，不限定是直流电压或是整流后的馒头波电压。图中
Q1，Q2为功率开关器件，不限定为MOS管或晶体管或IGBT，用于高频斩波，将输入电压变换为一定频率的PWM波。Lr为谐振电感，用于实现谐振软开关，其感值的设计需配合PWM频率和Cr1、Cr2的大小。Cr1、Cr2为谐振电容，用于实现谐振软开关，其感值的设计需配合PWM频率和Lr的大小。Lm为高频传输变压器，一方面起到隔离传输作用，另一方面其次边的激磁电感用于和压电陶瓷的内部电容进行并联匹配。
[0020]以上所述仅为本专利技术专利的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术专利，凡在本专利技术专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利技术专利的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型驱动压电陶瓷类负载的逆变拓扑结构，其特征在于，包括：Input为逆变拓扑的输入源，所述输入源连接Q1、Q2，所述Q1、Q2按照压电陶瓷本身固有的谐振频率将输入电压变换为该频率的PWM波，若满功率输出时为带死区的方波，若降功率输出时采用移相控制或脉宽调制控制，所述Q1、Q2与Cr1、Cr2并联，且所述Cr1、Cr2与电感Lr形成谐振，该谐振使得Q1、Q2实现软开关，其谐振腔谐振频率小于压电陶瓷的固有谐振频率，使谐振工作点处于感性区，所述电感Lr串联Lm。2.根据权利要求1所述的一种新型驱动压电陶瓷类负载的逆变拓扑结构，其特征在于：所述输入源为恒压源，且是直流电压或是整流后的馒头波电压。3.根据权利要求1所述的一种新型驱动压电陶瓷类负载的逆变拓扑结构，其特征在于：所述Q1、Q2为功率开关器件，为MOS管。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李凯利，王禾，王东升，吴世杰，黄淑梅，
申请(专利权)人：西安超霸电气科技有限公司，
类型：发明
国别省市：