CN202351312U - 高频谐振电流的过零点检测电路 - Google Patents
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Abstract
一种高频谐振电流的过零点检测电路，包括：电流检测电路、电压放大跟随电路、相位前移电路、零点比较电路、光耦隔离电路，其中：电流检测电路感应高频谐振电流将之变换为电压信号；电压放大跟随电路对信号放大，且增加信号的输出能力，同时对其反向变换；相位前移电路补偿各环节的延迟时间，以保证在谐振电流过零点时开关器件进行状态改变；零点比较电路将谐振电流信号由正弦波变为方波；光耦隔离用作隔离，同时将信号的电压幅值变换与控制器的电平一致。该电路简单，易于实现，可直接输入到控制器，作为触发信号。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种高频谐振电流的过零点检测电路，尤其是检测高频的串联谐振电流的过零点，给开关器件的驱动提供触发信号。
背景技术
开关电源技术逐渐向高频化、小型化、轻量化等方向发展，开关器件的频率越来越高，同时开关损耗也随之增加，电能效率严重下降，电磁干扰也增大了，所以简单的提高开关频率是不行的。近年来，基于串联谐振技术的开关电源采用移相控制。但是移相技术限制太多。
经对现有技术文献的检索发现，中国发明专利申请号为201010291111.4的专利，专利名称为：采用高频多电平逆变器的串联谐振高压电源，该专利包括：多电平逆变器，串联谐振电路，变压器，整流器构成，在串联谐振过零点时改变多电平逆变器的控制状态。串联谐振的频率一般在100k以上，通过采样谐振电流得到过零点，需要的采样率至少1M以上，保持较高的分辨率，采样率更高，给采样带来了极大的难度。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术中的不足，提出一种高频谐振电流的过零点检测电路，采用电流互感器采样高频谐振电流信号，模拟电路对高频电流信号进行处理，变换为方波信号，经光耦隔离后直接输入到控制器，功率电路、过零点检测电路、控制器彼此隔离，互不影响。
本实用新型采用以下技术方案：
一种高频谐振电流的过零点检测电路，包括：电流检测电路、电压放大跟随电路、相位前移电路、零点比较电路、光耦隔离电路，且上述五个电路依次顺序连接。
所述的电流检测电路，电流互感器感应高频谐振电流，并联接入第一电阻，将输出侧的感应电流变换为变压，电流互感器负相接模拟地。
所述的电压放大跟随电路包括：运算放大器、第二电阻和第三电阻，其中：运算放大器正相接地，输入接第二电阻与负相相连，负相与输出之间接第三电阻，第二电 阻与第三电阻的比值为信号放大倍数，电流互感器为无源器件，输入带载能力弱，运算放大器为有源器件，对电流互感器输出的电压信号放大，且增加信号的输出能力，同时对其反向变换。
所述的相位前移电路包括：运算放大器、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第一电容，其中：输入接到运算放大器正相，负相经第五电阻、第四电阻和第一电容串联接地，第四电阻与第五电阻接点经第六电阻与输出侧相连，第六电阻为可调电阻，可通过调节第六电阻调节相位前移的时间，第六电阻越大，相位向前偏移的量越多，反之，偏移的量越少。该调节时间由控制器、驱动电路与开关器件的延迟时间决定，以保证在谐振电流过零点时开关器件进行状态改变，控制器的延迟很小，可忽略不计。
所述的零点比较电路包括比较器和第七电阻，输入经第七电阻接到比较器的正相，负相接地，输入信号与零电压比较，将谐振电流信号由正弦波变为方波。
所述的光耦隔离电路包括：光耦合器、第八电阻和第九电阻，其中：输入经第八电阻与光耦合器发光侧相连，第八电阻限定输入电流，保护光耦合器发光二极管；第九电阻为上拉电阻，一侧接光耦合器输出，另一侧接电源，该电源电压幅值与控制器的处理电平相同，且为数字地。光耦隔离电路用作将过零点检测电路与控制器隔离，同时将电流方波信号的电压幅值变换与控制器的处理电平一致，可将信号直接输入到控制器，作为触发信号。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：第一、用模拟电路处理高频谐振电流，电路简单，且易于实现；第二、考虑到延迟，具有前移电路可对相位进行补偿；第三、与功率电路、控制器互相隔离，使之互相没有影响；第四、电流方波信号可直接输入到控制器，作为触发信号。
附图说明
图1为本实用新型实施例，高频谐振电流的过零点检测电路。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施例作详细说明：本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。因此，应当明白，所附的权利要求意欲涵盖落入本实用新型的真实精神的所有这些修改和改变。
如图所示，本实施例包括：电流检测电路1、电压放大跟随电路2、相位前移电路3、零点比较电路4、光耦隔离电路5。
所述的电流检测电路，电流互感器CT并联感应一次侧电流I，接入第一电阻R1将感应电流变换为电压，电流互感器CT二次电感量为100mH，一次峰值电流为35A，第一电阻R1为200Ω，输出电压峰值为2V。
所述的电压放大跟随电路，运算放大器OPA1正相接地，输入与负相间接第二电阻R2，负相与输出间接第三电阻R3，第二电阻R2与第三电阻R3的比值为信号放大倍数，在放大信号的同时，对信号进行反向处理。第二电阻R2为470Ω，第三电阻R3为1KΩ，运算放大器OPA1采用OPA2604。
所述的相位前移电路，输入接到运算放大器OPA2的正相，负相经第五电阻R5、第四电阻R4和第一电容C1串联接地，第四电阻R4与第五电阻R5接点经第六电阻R6接到输出侧，第六电阻R6为可调电阻，可通过调节第六电阻R6调节相位前移的时间，R6越大，相位向前偏移的量越多，反之，偏移的量越少。运算放大器OPA2采用OPA2604，第四电阻R4为470Ω，第五电阻R5为470Ω，第六电阻R6为5KΩ，第一电容C1为220pF。
所述的零点比较电路，将前移的谐振电流信号经第七电阻R7接到比较器COM的正相，反向接地，与零电压比较，将谐振电流信号变为方波。比较器COM采用TLV3501，第七电阻R7为47Ω。
所述的光耦隔离电路，输入经第八电阻R8与光耦合器OPT发光侧相连，第八电阻R8限定输入电流，保护光耦合器OPT的发光二极管；第九电阻R9为上拉电阻，一侧接光耦合器OPT输出，另一侧接电源V2，V2电压幅值与控制器的处理电平相同，将谐振电流方波信号的电压幅值变换与控制器的处理电平一致，信号Iin直接输入到控制器，作为触发信号。光耦合器OPT采用6N137，第八电阻R8为470Ω，第九电阻R9为300Ω。
运算放大器采用拆分电源供电，运算放大器与比较器的供电电压V1为5V，为模拟地，光耦合器的上拉电阻所接电压V2为3.3V，且为数字地，与所采用的控制器处理电平相同。
Claims (6)
1.一种高频谐振电流的过零点检测电路，其特征是，包括：电流检测电路、电压放大跟随电路、相位前移电路、零点比较电路、光耦隔离电路，且上述五个电路依次顺序连接。
2.根据权利要求1所述的高频谐振电流的过零点检测电路，其特征是，所述的电流检测电路，电流互感器感应高频谐振电流，并联接入第一电阻，将输出侧的感应电流变换为变压，电流互感器负相接模拟地。
3.根据权利要求1所述的高频谐振电流的过零点检测电路，其特征是，所述的电压放大跟随电路包括：运算放大器、第二电阻和第三电阻，其中：运算放大器正相接地，输入接第二电阻与负相相连，负相与输出之间接第三电阻，第二电阻与第三电阻的比值为信号放大倍数，电流互感器为无源器件，输入带载能力弱，运算放大器为有源器件，对电流互感器输出的电压信号放大，且增加信号的输出能力，同时对其反向变换。
4.根据权利要求1所述的高频谐振电流的过零点检测电路，其特征是，所述的相位前移电路包括：运算放大器、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第一电容，其中：输入接到运算放大器正相，负相经第五电阻、第四电阻和第一电容串联接地，第四电阻与第五电阻接点经第六电阻与输出侧相连，第六电阻为可调电阻，可通过调节第六电阻调节相位前移的时间，第六电阻越大，相位向前偏移的量越多，反之，偏移的量越少。
5.根据权利要求1所述的高频谐振电流的过零点检测电路，其特征是，所述的零点比较电路包括比较器和第七电阻，输入经第七电阻接到比较器的正相，负相接模拟地，输入信号与零电压比较，将谐振电流信号由正弦波变为方波。
6.根据权利要求1所述的高频谐振电流的过零点检测电路，其特征是，所述的光耦隔离电路包括：光耦合器、第八电阻和第九电阻，其中：输入经第八电阻与光耦合器发光侧相连，第八电阻限定输入电流，保护光耦合器发光二极管；第九电阻为上拉电阻，一侧接光耦合器输出，另一侧接电源，该电源电压幅值与控制器的处理电平相同，且为数字地，将过零点检测电路与控制器隔离，同时将电流方波信号的电压幅值变换与控制器的处理电平一致，可将信号直接输入到控制器，作为触发信号。
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